JP5882743B2 - Customized orthopedic implants and related methods and intelligent cartilage systems - Google Patents

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Description

本開示は、カスタマイズされた外科手術デバイスを製造するためのシステム及び方法に関し、より具体的には、本開示は、関節形成切断ガイドの自動化システム及び方法、膝関節のコンピュータモデルを生成する際に画像をセグメント化するためのシステム及び方法に関する。
(関連出願の相互参照)
本出願は、その開示が引用により本明細書に組み入れられる、2009年2月25日に出願されたDEFORMABLE ARTICULATING TEMPLATEと題する米国特許仮出願番号第61/208,509号、及び、2009年7月2日に出願されたCUSTOMIZED ORTHOPAEDIC IMPLANTS AND RELATED METHODSと題する米国特許仮出願番号第61/222,560号に基づく優先権を主張する。
The present disclosure relates to systems and methods for manufacturing customized surgical devices, and more particularly, the present disclosure relates to automated systems and methods for arthroplasty cutting guides, in generating computer models of knee joints. The present invention relates to a system and method for segmenting an image.
(Cross-reference of related applications)
This application is a provisional US application Ser. No. 61 / 208,509 entitled DEFORMABLE ARTICULATING TEMPLATE filed on Feb. 25, 2009, the disclosure of which is incorporated herein by reference, and July 2009. Claims priority based on US Provisional Application No. 61 / 222,560 entitled CUSTOMIZED ORTHOPAEDIC IMPLANTS AND RELATED METHODS filed on the 2nd.

TKA手術の成功は、正確な膝アライメントの回復に依存する。膝関節の安定性の鍵は、バランスのとれた屈曲及び伸展ギャップを有する機能軸の回復であることが示されている。従来、大腿骨及び脛骨コンポーネントの配向を支援するために、髄内及び髄外ジグが用いられていた。コンピュータ支援外科手術が、コンポーネントの適切な位置決め及び配向の際に外科医を支援するために開発されてきた。しかしながら、外科手術ナビゲーションシステムは、病院では広く用いられていない。外科手術ナビゲーションシステムに反対する主な論拠は、習得の困難さに加えて、高額であり、手術室内で必要以上の時間がかかることである。   The success of TKA surgery depends on the recovery of accurate knee alignment. The key to knee joint stability has been shown to be the recovery of a functional axis with a balanced flexion and extension gap. Traditionally, intramedullary and extramedullary jigs have been used to assist in the orientation of femoral and tibial components. Computer-assisted surgery has been developed to assist surgeons in the proper positioning and orientation of components. However, surgical navigation systems are not widely used in hospitals. The main argument against surgical navigation systems is that, in addition to the difficulty of learning, they are expensive and take more time than necessary in the operating room.

代替物としての単純かつ正確なシステムに対する要望が整形外科産業を刺激し、患者特有の切断ジグの使用を含む技術が開発された。患者の臀部、膝、及び足首の磁気共鳴画像(MRI)は、特定の患者の解剖学的構造のモデルを生成するのに用いられる。これらの画像から、ソフトウェアを用いて大腿骨及び脛骨の仮想3Dモデルを作成し、これらの骨を空間内で配向させる。インプラントのサイズがソフトウェアにより決定され、仮想の骨切除部がマッピングされ、患者の骨に嵌まる使い捨ての特化されたガイドを用いてインプラントの位置決め及び位置合わせが行われることにより、インプラント製造業者の標準的な切除器具のピン位置が決定される。   The need for a simple and accurate system as an alternative has stimulated the orthopedic industry and technologies have been developed that include the use of patient-specific cutting jigs. Magnetic resonance images (MRI) of the patient's hips, knees, and ankles are used to generate a model of a particular patient's anatomy. From these images, a virtual 3D model of the femur and tibia is created using software and the bones are oriented in space. The size of the implant is determined by the software, the virtual bone excision is mapped, and the implant is positioned and aligned using a disposable specialized guide that fits into the patient's bone. A standard ablation instrument pin position is determined.

しかしながら、走査費用、走査時間の増加、幾何学的歪み、及び異なるMRIベンダー間で走査プロトコルを標準化する必要性を含む多数の欠点がMRIに伴う。近年、コンピュータ断層撮影法CTも用いられているが、この手順に伴う放射線は、ある患者にとっては好ましくないことがある。MRI又はCTに対する代替的な手法は、X線及び/又は超音波を用いて正確に硝子軟骨をモデル化するために、統計的な解剖学的形状分析の方法論を用いることである。   However, there are a number of drawbacks associated with MRI, including scanning costs, increased scanning time, geometric distortions, and the need to standardize scanning protocols among different MRI vendors. In recent years, computed tomography CT has also been used, but the radiation associated with this procedure may be undesirable for some patients. An alternative approach to MRI or CT is to use statistical anatomical shape analysis methodology to accurately model hyaline cartilage using X-rays and / or ultrasound.

統計学的な解剖学的形状分析は、それ自体が、整形外科用インプラント及び患者特有の解決法の設計プロセスにおいて、貴重な手段であることが急速に確立された。従って、統計学的な解剖学的形状分析を行い、軟骨の厚さ及び輪郭を正確にモデル化し、特化された切断ガイド(又はジグ)を作成することを目標として、インテリジェント軟骨システム(iCS)が考案された。ガイドは、軟骨が劣化する前に、膝がその正常な解剖学的状態に戻るように、切れ目を入れるように設計される。iCSシステムは、統計学と三次元の骨のモデル化との基本的な融合に基づいて作られる。   Statistical anatomical shape analysis has rapidly established itself as a valuable tool in the design process of orthopedic implants and patient-specific solutions. Therefore, an intelligent cartilage system (iCS) with the goal of performing statistical anatomical shape analysis, accurately modeling cartilage thickness and contour, and creating specialized cutting guides (or jigs) Was devised. The guide is designed to make a cut so that the knee returns to its normal anatomical state before the cartilage deteriorates. iCS systems are built on a fundamental fusion of statistics and 3D bone modeling.

iCSプラットフォームは、患者特有の切断ジグを設計するために統合された多次元医療画像診断法、コンピュータ支援設計(CAD)及びコンピュータグラフィックス機構を含む、まとまりのあるソフトウェアシステムを表わす。調整された相互作用、効率及び大規模なカスタマイズ化の見込みにより、iCSは、患者の体積増加の複雑さに正確且つ迅速に対処できるようになる。骨及び軟骨アトラスからなる高性能データベースは、特化されたジグを生成するためのカスタマイズされたモジュール内で用いられる技術を提供する。現行の特化されたジグ製造工程の所要時間を減らすことにより、iCSプラットフォームはネックとなるリスクを最小にする。   The iCS platform represents a cohesive software system that includes integrated multidimensional medical imaging, computer aided design (CAD) and computer graphics mechanisms to design patient-specific cutting jigs. Coordinated interactions, efficiencies, and the prospect of extensive customization allow iCS to accurately and quickly handle the complexity of patient volume growth. A high performance database of bone and cartilage atlases provides the technology used in customized modules for generating specialized jigs. By reducing the time required for current specialized jig manufacturing processes, the iCS platform minimizes the risk of bottlenecks.

データベースは、HIPPA規定に従って患者情報を格納する。MRI/CT、X線画像、及び超音波からのDICOMを含む種々異なる画像化モダリティが、各患者に付される。再構築された骨及び軟骨がデータベースに格納される。計算された目印、軸、インプラントのサイズ調整、及び配置情報を含む仮想テンプレートデータもまたデータベースに格納される。この構成要素は、関係スキーマ及びXMLスキーマの両方を実現し、データの格納及び操作のための強力な手段を与える。   The database stores patient information according to HIPPA regulations. Different imaging modalities are applied to each patient, including MRI / CT, X-ray images, and DICOM from ultrasound. The reconstructed bone and cartilage are stored in the database. Virtual template data including calculated landmarks, axes, implant sizing, and placement information is also stored in the database. This component implements both a relational schema and an XML schema, providing a powerful means for data storage and manipulation.

骨軟骨再構築サブシステム。このモジュールは、MRI、CT、PET又は超音波からのセグメント化、又はマイクロ波画像化及びUSにおけるようなRF信号からの直接的な再構築、又は2DのX線画像からの3次元の骨の再構築のいずれかによる骨及び軟組織の再構築を含み、このサブシステムの概要を示すフローチャートは、図に見出すことができる。 Osteochondral reconstruction subsystem. This module can be segmented from MRI, CT, PET or ultrasound, or directly reconstructed from RF signals as in microwave imaging and US, or 3D bones from 2D X-ray images include reconstruction of bone and soft tissue with either of the reconstruction, the flow chart showing the outline of this sub-system can be found in Figure 5.

医用画像のセグメント化は、大まかに2つのカテゴリ、構造的と統計的とに分けることができる。構造的手法は、縁及び領域等の画像ピクセルの空間的特性に基づくものである。統計的手法は、画像領域にラベル付けするのに強度値確率分布を基にする。画像強度及びそれらの対応するクラスのラベルは、ランダム変数であると見なされる。したがって、統計的手法は、画像強度値が与えられる場合に、クラスのラベルを評価する問題を解決し易い。以前のセグメント化の試みは、個々の方法の限界を克服しようとしてこれらの方法の1つ又はそれ以上を組み合わせていた。   Medical image segmentation can be broadly divided into two categories: structural and statistical. The structural approach is based on the spatial characteristics of the image pixel, such as edges and regions. Statistical methods are based on intensity value probability distributions to label image regions. Image intensity and their corresponding class labels are considered to be random variables. Thus, the statistical approach is likely to solve the problem of evaluating class labels when given image intensity values. Previous segmentation attempts have combined one or more of these methods in an attempt to overcome the limitations of individual methods.

縁重視の手法を用いるセグメント化のほとんどは半自動のセグメント化であり、これは、輪郭を抽出して輪郭を最適化し、これを隣のスライスに伝播するのに用いられる。画像の前処理及び勾配演算子を用いて、典型的な領域拡張法を向上させることができる。シードの配置(手動で又は自動的に)により、画像の特定の領域に器官が存在することが分かっている場合は、この領域は、器官のコントラスト境界に到達するまで拡がることができる。拡張の勢いを変化させるためにパラメータを変化させ、グレースケールにおける小さい変化に対してアルゴリズムを多少敏感にすることができる。   Most segmentation using edge-oriented techniques is semi-automatic segmentation, which is used to extract a contour, optimize the contour, and propagate it to the adjacent slice. Image pre-processing and gradient operators can be used to improve typical region expansion methods. If the placement of the seed (manually or automatically) indicates that an organ is present in a particular region of the image, this region can be expanded until the contrast boundary of the organ is reached. The parameters can be changed to change the expansion momentum, making the algorithm somewhat more sensitive to small changes in grayscale.

知識ベースのラベル付けによる領域重視のセグメント化は、オブジェクトの幾つかの特徴の均質性に基づくピクセル分類技術である。不確実性推論に基づく知識、高次特徴抽出からの静的ドメイン知識、ファジィ論理、長期及び短期メモリのモデリング、並びに、教師なしクラスタリング等の種々の手法がこの分野で用いられている。これらは、軟組織間の高コントラストのために、MRI画像による非常に良好な結果をもたらす。脳の全体的な解釈エラーは3.1%であり、脳の小領域の解釈エラーは9%である。   Region-oriented segmentation with knowledge-based labeling is a pixel classification technique based on the homogeneity of several features of an object. Various techniques such as knowledge based on uncertainty inference, static domain knowledge from higher-order feature extraction, fuzzy logic, long and short-term memory modeling, and unsupervised clustering are used in this field. These give very good results with MRI images due to the high contrast between soft tissues. The overall interpretation error of the brain is 3.1%, and the interpretation error of a small area of the brain is 9%.

ウォータシェッド手法は、精度の改善を期待して、種々の他のセグメント化方法と組み合わせて用いられている。ウォータシェッドアルゴリズムは、画像のグレースケール強度の3Dプロットにより簡単に説明され、「水」は、画像の2つの谷が合流するまで谷を満たす。これは、グレースケール値を基にして、画像の異なる区域についての接続情報を提供する。ソーベルフィルタ及びテクスチャ分析等の縁強調による前処理は、異なる器官の検出に役立てることができる。   The watershed technique is used in combination with various other segmentation methods in the hope of improving accuracy. The watershed algorithm is briefly described by a 3D plot of the grayscale intensity of the image, where “water” fills the valleys until the two valleys of the image meet. This provides connection information for different areas of the image based on grayscale values. Preprocessing by edge enhancement such as Sobel filter and texture analysis can be useful for detecting different organs.

クラスタリングアルゴリズムは、明確な画像クラスタが形成されるまで、画像のセグメント化と、各クラスの特性の特徴付けとの間で反復する教師なしアルゴリズムである。こうしたアルゴリズムの例は、K平均アルゴリズム、ファジィC平均アルゴリズム、期待値最大化(EM)アルゴリズム及び自己組織化神経回路網である。K平均クラスタリングアルゴリズムは、各クラスの平均強度を計算し、クラス内の各ピクセルを最近接平均により分類して画像をセグメント化することの反復によりデータをクラスタ化する。これは、脳をセグメント化するのに用いられた。クラスの数は、脳脊髄液、灰白質及び白質を表わす3であると仮定された。   The clustering algorithm is an unsupervised algorithm that iterates between image segmentation and characterization of each class until a distinct image cluster is formed. Examples of such algorithms are the K-means algorithm, fuzzy C-means algorithm, expectation maximization (EM) algorithm, and self-organizing neural network. The K-means clustering algorithm clusters the data by iterating to calculate the average intensity of each class, classify each pixel in the class by nearest neighbor, and segment the image. This was used to segment the brain. The number of classes was assumed to be 3 representing cerebrospinal fluid, gray matter and white matter.

ファジィC平均アルゴリズムは、K平均アルゴリズムを一般化し、ファジィ集合理論に基づく軟調のセグメント化を可能にする。EMアルゴリズムは、データが混合ガウス分布モデルに従うと仮定して、同じクラスタリング原理を適用する。これは、事後確率の計算と、平均値の最尤推定値、共分散、及びモデルの混合係数の計算との間を反復する。アルゴリズムは、空間モデリングを直接組み込まないため、これらは雑音及び強度の不均質性に敏感である。このことは、マルコフ確率場モデリングを用いることにより克服することができる。   The fuzzy C average algorithm generalizes the K average algorithm and allows soft segmentation based on fuzzy set theory. The EM algorithm applies the same clustering principle, assuming that the data follows a mixed Gaussian distribution model. This iterates between the calculation of the posterior probabilities and the calculation of the maximum likelihood estimate of the mean, the covariance, and the model mixture coefficients. Since the algorithms do not directly incorporate spatial modeling, they are sensitive to noise and intensity inhomogeneities. This can be overcome by using Markov random field modeling.

2値形態素操作のような形態演算子が幾つかのセグメント化システムで用いられており、形態学における基本的な概念は、画像と所与のマスク(構造化要素として知られる)を畳み込み、所与の関数を用いて、畳み込みの結果を2値化することである。例として、収縮、膨張、オープニング、クロージングが挙げられる。   Morphological operators such as binary morphological operations are used in some segmentation systems, and the basic concept in morphology is to convolve an image with a given mask (known as a structuring element) Using a given function, the result of convolution is binarized. Examples include shrinkage, expansion, opening and closing.

閾値化のような統計的手法は、画像の領域を、その強度値ヒストグラムを用いてラベル付けする。最大及び最小閾値は、知識ベースに応じて、関心のある領域を定める。例えば、CTにおいて、器官の大まかなセグメント化は、関心のある器官のハウンスフィールド単位の範囲による画像の閾値化により実現することができる。これは、典型的には、健康及び腫瘍状の2つのクラスの組織が存在するデジタルマンモグラフィにおいて適用されている。このような方法にだけ依存することの限界は、器官強度の間隔の通常の重なり、強度の不均一性、並びに雑音及び画像アーチファクトに対する感度に起因する。閾値化は画像の空間的特徴を考慮しないため、画像ヒストグラムを歪ませるどのようなアーチファクトも、最終的にはセグメント化の結果に影響を与え得る。それにも関らず、閾値化は、多数のセグメント化アルゴリズムにおける最初のステップに残っている。古典的な閾値化に関して、局所的な強度及び接続性に基づく情報を組み入れる変形物が、医用画像のセグメント化のために提案されている。   Statistical techniques such as thresholding label regions of the image using their intensity value histograms. The maximum and minimum thresholds define the area of interest according to the knowledge base. For example, in CT, rough segmentation of organs can be achieved by image thresholding by the range of the hounsfield units of the organ of interest. This is typically applied in digital mammography where there are two classes of tissue, healthy and tumorous. The limitation of relying solely on such methods is due to the normal overlap of organ intensity intervals, intensity non-uniformities, and sensitivity to noise and image artifacts. Since thresholding does not consider the spatial characteristics of the image, any artifact that distorts the image histogram may ultimately affect the segmentation results. Nevertheless, thresholding remains the first step in many segmentation algorithms. With respect to classical thresholding, variants have been proposed for segmenting medical images that incorporate information based on local strength and connectivity.

輪郭の検出、トラッキング、マッチング、及びマッチエラーの最適化を含む変形可能なテンプレートマッチングが、2Dの変形可能な輪郭を用いて実行される。セグメント化において、2Dの変形可能な輪郭にはアトラスが適用され、これが所定のデータの条件付き最小化により、画像データとアトラスとの間のマッピングを可能にする。3Dの変形可能な表面もまた、スライド間の輪郭の変化を追跡することにより実現される。関心のある器官と隣接する器官とを分離するために、通常、ベイズ統計がモデル事前情報又は公算を決定するのに用いられる。一般に、この手法は、小さく且つ局所的な形状の変化に対して良好な結果を生成する。これはまた、大きく且つ全体的な不整合又は変形にも適している。主要な改善は、オブジェクトの平均形状及び主変形モードを決定する主測地線分析、及びオブジェクトが一組のメディアルアトムの接続されたメッシュとして表わされるm−repモデルを用いることによって得られた。この方法は、腎臓の自動セグメント化に関して、0.12cmの平均表面分離、及び手動のセグメント化と比較して88.8%の体積オーバレイを伴う優れた結果をもたらす。   Deformable template matching, including contour detection, tracking, matching, and match error optimization, is performed using 2D deformable contours. In segmentation, atlases are applied to 2D deformable contours, which allow mapping between image data and atlases with conditional minimization of predetermined data. A 3D deformable surface is also realized by tracking the change in contour between slides. In order to separate the organ of interest from neighboring organs, Bayesian statistics are usually used to determine model prior information or probabilities. In general, this approach produces good results for small and local shape changes. This is also suitable for large and general misalignments or deformations. The main improvement was obtained by using a main geodesic analysis to determine the average shape and main deformation mode of the object and an m-rep model in which the object is represented as a connected mesh of a set of medial atoms. This method gives excellent results with 0.12 cm average surface separation and 88.8% volume overlay compared to manual segmentation for automatic segmentation of the kidney.

ブラックボードアーキテクチャ・システムを用いる知識ベースの手法は、一般に、解決すべき問題と多数の異なるプロセスとを含む共有メモリの分野である。ブラックボードは、推論プロセスに沿って連続的に構築され、更新される。画像データの解剖学的構造のラベル付けは、画像内の構造をモデル内の対応するオブジェクトに適合させることにより行われる。画像及びモデルからのデータは、比較のために、共通のパラメータ特徴空間に変換される。抽出された低及び高レベルの特徴はブラックボードに書き込まれ、モデルと比較される。この結果はまたブラックボード上に書き込まれ、さらなるマッチングをガイドする。記述についての長期メモリ及びオブジェクトの関係を知識ベースに書き込むことができる。   Knowledge-based approaches using blackboard architecture systems are generally in the field of shared memory that includes problems to be solved and many different processes. The blackboard is built and updated continuously along the inference process. The anatomical structure of the image data is labeled by adapting the structure in the image to the corresponding object in the model. Data from images and models are converted to a common parameter feature space for comparison. The extracted low and high level features are written to the blackboard and compared to the model. This result is also written on the black board to guide further matching. Long-term memory and object relationships for descriptions can be written to the knowledge base.

4次元マルコフ確率場(MRF)は、4D確率的アトラスを用いて心臓等の動くターゲットをセグメント化する方法を与える。アトラスは、事前情報に基づいて時間及び空間の変化を予測し、アルゴリズムもまた4Dマルコフ確率場(MRF)を用いて、空間的及び時間的前後関係情報を組み込む。全体的な接続フィルタは、最大の接続構造体を始点として用いて、セグメント化を完了する。与えられた結果は、心臓のセグメント化に非常に好ましいものであり、MRI画像に限定されるものではない。手動でセグメント化されたモデルと比較すると、左心室(LV)の結果は96%、心筋の結果は92%、及び右心室(RV)の結果は92%である。   A four-dimensional Markov random field (MRF) provides a way to segment moving targets such as the heart using a 4D stochastic atlas. Atlas predicts temporal and spatial changes based on prior information, and the algorithm also incorporates spatial and temporal context information using a 4D Markov random field (MRF). The overall connection filter completes the segmentation using the largest connection structure as a starting point. The results given are highly favorable for heart segmentation and are not limited to MRI images. Compared to the manually segmented model, the left ventricular (LV) result is 96%, the myocardial result is 92%, and the right ventricular (RV) result is 92%.

本システムは、いずれかの3次元画像化モダリティからの情報を用い、統計的アトラスと組み合わされた勾配情報を抽出し、骨の境界及び軟骨界面を抽出する。以下は、これらの骨再構築モダリティの各々の詳細な説明である。   The system uses information from any 3D imaging modality to extract gradient information combined with a statistical atlas to extract bone boundaries and cartilage interfaces. The following is a detailed description of each of these bone reconstruction modalities.

例示的なiCSシステムの概観図である。1 is an overview of an exemplary iCS system. 図1に示される例示的なデータアップロード・サブシステムの図である。FIG. 2 is a diagram of an exemplary data upload subsystem shown in FIG. 図1に示される例示的なデータベースの図解である。2 is an illustration of the exemplary database shown in FIG. 図1に示されるデータベースの例示的なデータベース表細目のリストである。2 is a list of exemplary database table details for the database shown in FIG. 図1に示される骨/軟骨再構築サブシステムの例示的な概略図である。FIG. 2 is an exemplary schematic diagram of the bone / cartilage reconstruction subsystem shown in FIG. 1. 図1に示される仮想テンプレート化サブシステムの例示的な図である。FIG. 2 is an exemplary diagram of a virtual templating subsystem shown in FIG. 1. 図1に示されるジグ試作品製造サブシステムの例示的な図である。FIG. 2 is an exemplary diagram of a jig prototype manufacturing subsystem shown in FIG. 1. 本開示によるセグメント化プロセス内の自動セグメント化のためのアルゴリズムのプロセスを示す例示的な図である。FIG. 2 is an exemplary diagram illustrating an algorithmic process for automatic segmentation within a segmentation process according to the present disclosure. 本開示による自動位置合わせアルゴリズムのプロセスの例示的な図である。FIG. 3 is an exemplary diagram of a process of an automatic alignment algorithm according to the present disclosure. 大腿骨遠位部のメッシュから抽出された特徴の一例として計算された骨稜線を示す図である。It is a figure which shows the bone ridgeline calculated as an example of the characteristic extracted from the mesh of the femur distal part. CTの法線方向に沿ったプロファイル探査を示す図である。It is a figure which shows the profile search along the normal line direction of CT. MRIの法線方向に沿ったプロファイル探査を示す図である。It is a figure which shows the profile search along the normal line direction of MRI. 種々の段階におけるプロファイル、及び古い縁位置に対する新しい縁位置を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing profiles at various stages and new edge positions relative to old edge positions. FIG. 縁の緩和がなされたセグメント化画像である。This is a segmented image with edge relaxation. セグメント化画像である。It is a segmented image. 緩和前のセグメント化画像である。It is a segmented image before relaxation. 緩和後のセグメント化画像である。It is the segmented image after relaxation. MRIからの軟骨セグメント化のプロセスを示す例示的な図である。FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating the process of cartilage segmentation from MRI. 軟骨組織の視覚化を可能にする造影剤を用いて撮影されたCT画像である。It is CT image image | photographed using the contrast agent which enables visualization of a cartilage tissue. プロファイル計算のための2つの大腿骨表面の画像であり、画像(a)は脛骨接触表面を含み、画像(b)は脛骨非接触表面を含む。2 is an image of two femur surfaces for profile calculation, where image (a) includes a tibial contact surface and image (b) includes a tibial non-contact surface. クラス1(a)、クラス2(b)及びクラス3(c)の平均プロファイルのグラフである。It is a graph of the average profile of class 1 (a), class 2 (b), and class 3 (c). MRIからのセグメント化された骨及び軟骨の画像である。Figure 2 is an image of segmented bone and cartilage from MRI. X線3Dモデル再構築プロセスフローの例示的な図である。FIG. 3 is an exemplary diagram of an X-ray 3D model reconstruction process flow. 例示的な較正ターゲットの画像である。2 is an image of an exemplary calibration target. 放射線写真画像上に現れるビーズを示す例示的な画像である。FIG. 6 is an exemplary image showing beads appearing on a radiographic image. FIG. 較正ターゲットが取り付けられた脚の放射線写真である。Fig. 6 is a radiograph of a leg with a calibration target attached. 大腿骨遠位部のセグメント化画像である。It is a segmented image of a femur distal part. 複雑なポーズの探査空間、及び、粒子フィルタがどのように最適なポーズを見出すのに成功するかを示す画像である。It is an image showing a complex pose exploration space and how the particle filter succeeds in finding the optimal pose. 放射線写真上のテンプレート骨の射影を示す画像である。It is an image which shows the projection of the template bone | frame on a radiograph. 3Dにマッピングされた輪郭の画像である。It is the image of the outline mapped by 3D. 3D再構築プロセスを示す例示的な図である。FIG. 3 is an exemplary diagram illustrating a 3D reconstruction process. 軟骨厚に対する予測モデルを訓練するための例示的な図である。FIG. 4 is an exemplary diagram for training a predictive model for cartilage thickness. 訓練された予測モデルを用いる軟骨再構築のための例示的な図である。FIG. 6 is an exemplary diagram for cartilage reconstruction using a trained prediction model. MRIからの推定軟骨厚の図である。FIG. 4 is a diagram of estimated cartilage thickness from MRI. 例示的な軟骨テンプレートの厚さのマップである。FIG. 6 is a map of an exemplary cartilage template thickness. FIG. 大腿骨及び脛骨上の予測される軟骨の例示的な画像である。3 is an exemplary image of predicted cartilage on the femur and tibia. UWB画像化システムの例示的な図である。1 is an exemplary diagram of a UWB imaging system. FIG. いかにして、1つの信号がトランスミッタとして作用すると同時に膝から反射された信号が他のUWBアンテナのすべてにより受信されるかを示す例示的な図である。FIG. 6 is an exemplary diagram showing how a signal reflected from the knee is received by all of the other UWB antennas while one signal acts as a transmitter. UWBアンテナアレイが膝の周囲を取り囲む実験的設定を示すイメージである。It is an image which shows the experimental setting in which a UWB antenna array surrounds the circumference | surroundings of a knee. 大腿骨及び脛骨における組織界面を検出するためのマイクロ波画像化プロセスの図である。FIG. 3 is a diagram of a microwave imaging process for detecting tissue interfaces in the femur and tibia. 前側の大腿骨遠位部から取得され、記録された超音波画像の例示的なサンプルである。2 is an exemplary sample of an ultrasound image acquired and recorded from an anterior distal femur. 取得された大腿骨遠位部の超音波画像に適合された骨モデルの例示的な画像である。FIG. 6 is an exemplary image of a bone model fitted to an acquired ultrasound image of a distal femur. FIG. 超音波を用いてセグメント化するために行われるステップを示す図である。FIG. 6 shows steps performed to segment using ultrasound. 仮想テンプレート化のサブコンポーネントのスクリーンショットである。It is a screen shot of the subcomponent of virtual templating. ジグ作成プロセスの例示的な図である。FIG. 6 is an exemplary diagram of a jig creation process. ジグを作成する特定のステップを表わす連続的な画像である。It is a continuous image representing a specific step of creating a jig. 異なる固定法(a.内側顆及び外側顆の固定法、b.曲線固定法、c.溝固定法)を有する異なるジグ設計を表わす一連の画像である。FIG. 5 is a series of images representing different jig designs with different fixation methods (a. Fixation of medial and lateral condyles, b. Curve fixation, c. Groove fixation). 膝修正外科手術に用いるための大腿骨及び脛骨切断ジグを示す一連の画像である。Figure 6 is a series of images showing a femur and tibia cutting jig for use in knee correction surgery. 3D出力ジグモデルを修正するためのCADエディタのスクリーンショットである。It is a screen shot of a CAD editor for modifying a 3D output jig model. 元のCTデータに関するジグの評価のスクリーンショットである。It is a screen shot of evaluation of a jig about original CT data.

本開示の例示的な実施形態は、患者特有の人工装具切断ジグを設計するための方法及び装置、より具体的には、膝の骨をセグメント化するための装置及び方法、並びに、結果として得られる切断ガイド自体を含むように以下に説明され、示される。もちろん、以下に説明される好ましい実施形態は本質的に例示的なものであり、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく再構成できることが当業者には明らかであろう。しかしながら、明確さ及び正確さのために、以下に説明される例示的な実施形態は、当業者が本発明の範囲内に入れる必要はないと認識する随意的なステップ、方法及び特徴を含み得る。   Exemplary embodiments of the present disclosure provide a method and apparatus for designing a patient-specific prosthetic cutting jig, more specifically, an apparatus and method for segmenting a knee bone, and resulting Is described and shown as including the cutting guide itself. Of course, it will be apparent to those skilled in the art that the preferred embodiments described below are exemplary in nature and can be reconfigured without departing from the scope and spirit of the invention. However, for clarity and accuracy, the exemplary embodiments described below may include optional steps, methods, and features that one skilled in the art will recognize need not fall within the scope of the invention. .

図1を参照すると、例示的な全体的システムの概要は、新規症状を作成し、特化したジグを要求し、患者の画像診断データをアップロードする外科医を含み、この後に、新規症状について会社の技術者に通知するシステムが続く。次のステップは、患者特有の骨と軟骨の作成を含み、これらは次いで、患者に最も良好に適合するインプラントを見出すのに用いられ、手術前計画が完了すると、外科医はその計画を見直し、承認するよう通知される。ひとたび外科医が計画を承認すると、特化した切断ジグが患者用に自動的に作成されて手術前計画が手術室に移される。   Referring to FIG. 1, an exemplary overall system overview includes a surgeon who creates a new symptom, requests a specialized jig, and uploads patient imaging data, after which the company's A system of notifying engineers follows. The next step involves the creation of patient-specific bone and cartilage, which are then used to find the implant that best fits the patient, and once the pre-operative plan is complete, the surgeon reviews and approves the plan. To be notified. Once the surgeon approves the plan, a specialized cutting jig is automatically created for the patient and the preoperative plan is transferred to the operating room.

図2−図7は、システムの主要な構成要素の概要を示し、これにはデータアップロード構成要素、データベース構成要素、骨軟骨再構築構成要素、仮想テンプレート化及びジグ生成構成要素が含まれる。   2-7 show an overview of the major components of the system, including a data upload component, a database component, an osteochondral reconstruction component, a virtual templating and jig generation component.

自動セグメント化プロセスの概要が図8に示される。セグメント化プロセスの第1のステップは、統計的アトラスからのベースメッシュを体積に対して調整するステップであり、自動調整アルゴリズムが正確な調整を行うために開発された。この調整プロセス3.a.1は図9に概要が示される。このプロセスは、単純な閾値化により、等位面を抽出するステップを含む。等位面は、基本的に、体積内の骨類似組織のすべてから生成された表面メッシュである。等位面には雑音が多く、別個の骨を区別することができない。等位面及び平均アトラスモデルから特徴を抽出する(これは初期に行い、簡単にロードすることができる。)。これらの特徴は、それらに限定されるものではないが、折り目、又は図10における骨稜線、臍点、又はいずれかの他の表面記述子とすることができる。平均モデル上の特徴点と等位面上の特徴点とを、最近接又は他のマッチング方法により適合させる。ここでの結果は、雑音の多いものとなり、これは幾つかのミスマッチがあるが、サブセットは正しいことを意味する。例えばRANSACアルゴリズム又は最小二乗平均法のようななんらかのロバストなフィッティング法を用いて、適合する点の間のエラーを最小にすると同時に適合数を最大にする画像変換を見出す。   An overview of the automatic segmentation process is shown in FIG. The first step in the segmentation process is to adjust the base mesh from the statistical atlas to the volume, and an automatic adjustment algorithm was developed to make an accurate adjustment. This adjustment process3. a. 1 is outlined in FIG. This process includes extracting the isosurface by simple thresholding. An isosurface is basically a surface mesh generated from all of the bone-like tissue in the volume. The isosurface is noisy and cannot distinguish distinct bones. Extract features from the isosurface and mean atlas models (this is done early and can be easily loaded). These features can be, but are not limited to, folds, or bone ridges, umbilical points in FIG. 10, or any other surface descriptor. The feature points on the average model and the feature points on the isosurface are matched by nearest neighbor or other matching methods. The result here is noisy, which means that there are some mismatches, but the subset is correct. Some robust fitting method, such as the RANSAC algorithm or least mean square method, is used to find an image transform that minimizes the error between matching points while maximizing the number of matches.

前の調整ステップが完了すると、アトラス内の情報をモデル変形に対する制約として用いる反復ワーピング手順が実行される。初期パラメータは、出発時の主要コンポーネントの数、初期探査長及び最小可能探査長を定める。第1のステップは、骨メッシュ上の各頂点における頂点法線を計算することである。これらの法線方向は、各頂点の変形方向を表わす。これらの法線は、メッシュ内の隣接する三角形の法線を平均化することにより計算される。法線方向によって定められる各頂点に対する探査線は、骨モデルから内側及び外側に延び、頂点に中心を置く経路である。探査線の長さは、プロセスが進行するに伴って減少する。   When the previous adjustment step is completed, an iterative warping procedure is performed that uses the information in the atlas as constraints on model deformation. The initial parameters define the number of major components at the start, the initial search length and the minimum possible search length. The first step is to calculate the vertex normal at each vertex on the bone mesh. These normal directions represent the deformation direction of each vertex. These normals are calculated by averaging the normals of adjacent triangles in the mesh. The search line for each vertex defined by the normal direction is a path that extends inward and outward from the bone model and is centered on the vertex. The length of the probe line decreases as the process proceeds.

探査線の強度値は、探査線のサンプリング率が所与の体積の解像度より高くなり得るため、三線補間により計算される。プロファイルは、最初に何らかの雑音除去フィルタにより平滑化され、ここではサビツキ・ゴレイフィルタリングが用いられる。このことは、多雑音性MRI画像が与えられているときは、特に重要である。雑音除去後、プロファイルに沿った勾配が計算される。この初期勾配は、骨の縁位置を定めるには不十分であり、その理由は皮膚と空気の界面のように強い勾配を有する幾つかの組織界面が存在するためである。このことは、図11及び図12に見ることができる。初期自動調整は非常に正確であると考えられるため、患者特有の骨縁が調整された頂点近くに配置されていると仮定することが無難である。この仮定をモデル化するために、勾配のプロファイルがガウス関数で重み付けられ、その結果中央の頂点には1.0の初期重みが与えられ、重みは、探査が中央位置から遠くに進むにつれて減少する。種々の段階におけるプロファイルの図は図13に見ることができる。重み付け後、勾配の絶対最大値がその位置と共に決定される。この位置は骨縁を表わし、古い頂点位置はここで新しい縁位置と置き換えられる。   The probe line intensity value is calculated by three-line interpolation because the probe line sampling rate can be higher than the resolution of a given volume. The profile is first smoothed by some denoising filter, here using Sabitsuki-Golay filtering. This is particularly important when a noisy MRI image is given. After denoising, the gradient along the profile is calculated. This initial gradient is insufficient to define the bone edge position because there are several tissue interfaces with strong gradients, such as the skin-air interface. This can be seen in FIGS. It is safe to assume that the patient-specific bone margin is located near the adjusted apex because the initial automatic adjustment is considered very accurate. To model this assumption, the gradient profile is weighted with a Gaussian function so that the central vertex is given an initial weight of 1.0 and the weight decreases as the search proceeds further from the central location. . A diagram of the profile at various stages can be seen in FIG. After weighting, the absolute maximum value of the gradient is determined along with its position. This position represents the bone edge and the old vertex position is now replaced with the new edge position.

CTに関しては、プロセスは、立ち下がり縁、すなわち、探査が内側から外側へ移動する際に高強度から低強度に移る縁の位置を探す。MRの場合はこの逆が当てはまる。したがって、必要であれば、上記のステップの前にプロファイルを反転させてモダリティの違いを考慮する。各頂点に対する変形が行われた後で、モデルは、初期調整ステップにおいて計算された変換の逆変換を用いてアトラスに対して調整することができる。このモデルは、幾つかの縁位置が不正確な位置に配置されているため、雑音が多いと考えることができる。変形に制約を加え、できるだけ多くの雑音点を除去するために、図14におけるように、特定数の主要コンポーネントを用いて、アトラス空間上に雑音のあるモデル頂点を射影するが、これは残留エラーに基づいて変化するパラメータにより定められる。結果として得られるモデルは、患者特有の雑音のあるモデルを最もよく表わす健康な大腿骨となる。これらのモデルは、次に変換されて体積空間に戻される。   For CT, the process looks for the location of the falling edge, i.e. the edge that moves from high intensity to low intensity as the probe moves from inside to outside. The reverse is true for MR. Therefore, if necessary, the profile is inverted before the above steps to take into account differences in modalities. After the transformation for each vertex is made, the model can be adjusted to the atlas using the inverse of the transform calculated in the initial adjustment step. This model can be considered noisy because some edge positions are placed at inaccurate positions. In order to constrain the deformation and remove as many noise points as possible, a noisy model vertex is projected onto the atlas space using a certain number of major components, as in FIG. Is determined by a parameter that changes based on The resulting model is a healthy femur that best represents the patient-specific noisy model. These models are then transformed back into volume space.

射影後、パラメータが更新され、その結果、新しい主要コンポーネントが加えられない限り、探査長は減る。次いで、探査長をわずかに増加させて、新しい局所的な情報を捕捉できるようにする。残留RMSが十分に低い閾値に達したとき、新しい主要コンポーネントが加えられる。法線方向の計算で開始する上記のプロセスは、すべての主要コンポーネントが用いられ且つ残留RMSが十分に低くなるまで、又は、所定の最大反復回数に達するまで繰り返される。結果として得られる雑音のあるモデルは、患者特有の情報を含み、次いで平滑化され、高解像度で再メッシュ分割される[図15、図16]。より高い解像度により、低い解像度のセグメント化プロセスでは見失われていた可能性がある骨増殖体等の小さい局所的な変形の捕捉が可能になる。高解像度モデルは、次に、不正確な骨位置決めを防ぐのに十分に小さい探査長を用いて、骨がアトラス上に射影される前に停止する、セグメント化手順の反復を一回行うことにより緩和される。この結果として得られる骨は、患者の解剖学的構造の高度に正確な表現となる。従って、セグメント化の出力は、緩和前のアトラスにより生成された健康に最も近い骨を表わす高解像度の患者特有の骨モデル及び平滑化モデルである[図17]。   After projection, the parameters are updated so that the exploration length is reduced unless new major components are added. The search length is then increased slightly so that new local information can be captured. When the residual RMS reaches a sufficiently low threshold, a new major component is added. The above process starting with the calculation of the normal direction is repeated until all major components are used and the residual RMS is sufficiently low or until a predetermined maximum number of iterations is reached. The resulting noisy model contains patient-specific information, which is then smoothed and remeshed at high resolution [FIGS. 15, 16]. The higher resolution allows the capture of small local deformations such as bone growths that may have been missed by the low resolution segmentation process. The high-resolution model then uses a single iteration of the segmentation procedure that stops before the bone is projected onto the atlas, using a probe length that is small enough to prevent inaccurate bone positioning. Alleviated. The resulting bone is a highly accurate representation of the patient's anatomy. Thus, the output of the segmentation is a high-resolution patient-specific bone model and smoothing model that represents the closest healthy bone generated by the atlas before relaxation [FIG. 17].

自動セグメント化の完了後、2つの骨が得られる。アトラス上に射影された骨と、緩和された患者特有の骨である。骨が高度に変成している場合には、勾配ベクトルフロー(Gradient Vector Flow:GVF)スネークを用いた制約のない緩和を行うことができる。これらのスネークは、画像内に存在する勾配情報に応答し、勾配のフローは、スネークの輪郭を、輪郭に対する力を最小にする境界まで局所的に膨張又は収縮させる力として作用する。輪郭が高度に変性していない場合には、初期緩和段階は、殆どの場合実際の患者の解剖学的構造に非常に近く、スネーク方法は不要である。スネーク及び対話式セグメント化ツールは図7及び図8に見ることができる。モデル生成前の最終セグメント化ステップは、セグメント化プロセスにおけるあらゆるエラーを正すための対話式介入である。対話式セグメント化のために、輪郭の付加又は取り去り、彩色等の幾つかのツールが準備される。ひとたびセグメント化が承認されると、平滑な結果を保証する高解像度において輪郭を補間することにより最終モデルが生成される。   After completion of the automatic segmentation, two bones are obtained. Bone projected on the atlas and relaxed patient-specific bone. If the bone is highly deformed, unconstrained relaxation can be performed using a gradient vector flow (GVF) snake. These snakes respond to gradient information present in the image, and the gradient flow acts as a force that locally expands or contracts the snake's contour to a boundary that minimizes the force on the contour. If the contour is not highly denatured, the initial relaxation phase is very close to the actual patient anatomy in most cases and no snake method is required. Snake and interactive segmentation tools can be seen in FIGS. The final segmentation step before model generation is an interactive intervention to correct any errors in the segmentation process. Several tools are provided for interactive segmentation, such as adding or removing contours, coloring, etc. Once segmentation is approved, a final model is generated by interpolating the contours at a high resolution that ensures smooth results.

MRIからの軟骨セグメント化のプロセスが図18に示され、患者体積のセグメント化により、結果として得られる大腿骨遠位部、脛骨近位部及び膝蓋骨の患者特有の骨モデルを用いて、患者特有の軟骨モデルを取得することができる。走査結果内に十分な情報が存在する場合、これはMRIが用いられるか又は軟骨組織を強調表示する造影剤(図19)を使用するCTが用いられる場合であるが、測定された患者特有の情報と共に事前情報を利用することにより軟骨をセグメント化することができる。事前情報は、特徴ベクトルとして考えることができる。   The process of cartilage segmentation from MRI is shown in FIG. 18, and patient volume segmentation results in patient-specific using a patient-specific bone model of the resulting distal femur, proximal tibia and patella. A cartilage model can be obtained. If sufficient information is present in the scan results, this is the case when MRI is used or CT using contrast agents that highlight cartilage tissue (FIG. 19) is used, but is patient specific By using prior information together with information, cartilage can be segmented. Prior information can be considered as a feature vector.

軟骨の場合、これは関節の骨に関する厚さ又は位置情報とすることができる。事前データに置かれる信頼度は、各特徴の確率的モデルにより表わされる。例えば、骨上の特定の点において軟骨がxmm厚であることの信頼度は、以前にセグメント化された軟骨モデルから構築された軟骨厚マップ内でモデル化される。事後確率、例えば、新しい点における軟骨厚を定めるためには、次式のベイズの推論モデルが用いられる。

Figure 0005882743
ここで、p(x|m)は、mすなわち測定値が与えられる事後確率である。値p(m|x)は、xの値が与えられる場合に所与の測定値mが生じる可能性を表わす公算関数である。p(m)項は規格化項である。事前確率は、ppr(x)すなわち事前確率密度内に存在する。何らかの所与の測定値mが与えられている場合、xの値について行うことができる最良の推量は、事後確率を最大にするxである。これは、帰納的最大確率(MAP)として知られている。カートリッジ厚の推定(x)に関しては、関節間隔(m)及び事前厚マップ(ppr(x))が与えられている場合、MAP推定値が求められる。この同じ概念をBCI位置に適用することができる。 In the case of cartilage, this can be thickness or position information about the bone of the joint. The reliability placed in the prior data is represented by a probabilistic model of each feature. For example, the confidence that a cartilage is xmm thick at a particular point on the bone is modeled in a cartilage thickness map constructed from a previously segmented cartilage model. In order to determine the posterior probability, for example, the cartilage thickness at the new point, the following Bayesian inference model is used.
Figure 0005882743
Here, p (x | m) is m, that is, a posterior probability that a measurement value is given. The value p (m | x) is a probable function representing the probability that a given measurement m will occur when a value of x is given. The p (m) term is a normalization term. Prior probabilities exist within ppr (x), the prior probability density. Given any given measurement m, the best guess that can be made for the value of x is x which maximizes the posterior probability. This is known as the maximum recursive probability (MAP). With respect to the cartridge thickness estimate (x), a MAP estimate is determined if a joint spacing (m) and a pre-thickness map (ppr (x)) are given. This same concept can be applied to BCI locations.

最初、探査は関節表面に限定される。これはアトラス内に存在する事前情報を用いて行われる。接触面は、骨と軟骨の界面(BCI)上にある可能性が最も高く、対向する骨とほとんど接触する、アトラス内の頂点からなる。非接触表面は、軟骨を含む可能性があるが、骨とは接触しない頂点に限定される。これらの表面は図20に見ることができる。   Initially, exploration is limited to the joint surface. This is done using prior information that exists in the atlas. The contact surface is most likely on the bone-cartilage interface (BCI) and consists of vertices in the atlas that make most contact with the opposing bone. Non-contact surfaces may include cartilage but are limited to vertices that do not contact bone. These surfaces can be seen in FIG.

接触表面の各々のプロファイルは、現在の骨の頂点と、接触骨上の最隣接頂点との間の経路に沿って計算される。非接触表面のプロファイルは、骨表面の法線方向に沿って1cmまで計算される。各プロファイルの極大値及び極小値が計算され、プロファイルは、3つの異なるクラスのうちの1つに配置される。各クラスの平均プロファイルは図21に示される。プロファイルが単一の極大を含む場合には、クラス1に属する。これらは最短のプロファイルであり、脛骨及び大腿骨の軟骨が密着して互いに見分けがつかない場所に対応する。2つの極大と1つの極小を含むプロファイルは、クラス2に属するといわれる。これらは、大腿骨と脛骨の軟骨の間に明確な空隙がある中間の長さのプロファイルに対応する。クラス3のプロファイルは最長のプロファイルであり、大腿骨の軟骨は通常良好に表わされるが、クラス3における曲線は幅広く変化し、多くの場合、不規則である。   Each profile of the contact surface is calculated along a path between the current bone vertex and the nearest vertex on the contact bone. The non-contact surface profile is calculated up to 1 cm along the normal direction of the bone surface. The local maxima and minima of each profile are calculated and the profiles are placed in one of three different classes. The average profile for each class is shown in FIG. If the profile contains a single maximum, it belongs to class 1. These are the shortest profiles and correspond to places where the cartilage of the tibia and femur are in close contact and indistinguishable from each other. A profile containing two maxima and one minima is said to belong to class 2. These correspond to an intermediate length profile with a clear gap between the femur and tibia cartilage. The class 3 profile is the longest profile and femoral cartilage is usually well represented, but the curves in class 3 vary widely and are often irregular.

クラス1又はクラス2に属するプロファイルを有するどのような頂点も、すぐにBCIに属するとして分類することができる。クラス3のプロファイルは、強度レベルが他のBCI点の強度レベルに近いかどうか、及び、その点が、BCIの確率マップから判断されるBCIに属する可能性に基づいて、BCIに加えられるか又はBCIから取り除かれる。   Any vertex with a profile belonging to class 1 or class 2 can be immediately classified as belonging to BCI. A class 3 profile is added to the BCI based on whether the intensity level is close to the intensity level of other BCI points and the point may belong to the BCI as determined from the BCI probability map, or Removed from BCI.

BCIが自動的に決定された後、ユーザは、手動確認のオプションが与えられ、骨セグメント化エディタに見出されるものと同様の多数のツールを用いて、BCIを編集することができる。BCIが十分に正確であると判断されると、軟骨モデルのセグメント化が進行する。軟骨は、軟骨厚の事前知識と連結される走査体積からの勾配情報を用いて、プロファイル寸法に沿ってセグメント化される。この事前知識は、可能性のある軟骨縁の初期推定値を与え、これは次いで、プロファイル勾配の絶対値の極大値を求めることにより更新される。クラス1プロファイルに関して、軟骨縁は極大にあると考えられる。クラス2及びクラス3のプロファイルに関しては、勾配の極大値が用いられる。   After the BCI is automatically determined, the user is given the option of manual confirmation and can edit the BCI using a number of tools similar to those found in the bone segmentation editor. If it is determined that the BCI is sufficiently accurate, segmentation of the cartilage model proceeds. The cartilage is segmented along the profile dimensions using gradient information from the scan volume coupled with prior knowledge of cartilage thickness. This prior knowledge gives an initial estimate of the potential cartilage margin, which is then updated by determining the local maximum of the profile gradient. For class 1 profiles, the cartilage margin is considered to be at the maximum. For class 2 and class 3 profiles, the local maximum of the gradient is used.

軟骨のセグメント化は次に、必要であれば、最終軟骨モデルが出力される前に、対話形式で調整することができる。セグメント化された大腿骨軟骨は図22に見ることができる。
X線の骨再構築プロセスの概要が図23に示される。
X線画像は、従来の蛍光透視法又は放射線写真法のいずれかを用いて撮影される。画像数は1でもよいし、又はそれ以上でもよい。画像射影図は大きい角度差で走査することにより、取得可能な情報を最大化するように撮影される。システムの精度は、画像数に正比例するが、速度は反比例する。放射線撮影シーン特性の焦点距離及び画像解像度(カメラのデジタイザ又はフィルムスキャナの)は、画像のファイルヘッダ内で直ちに得られない場合には、手動でシステムに入力される。
Cartilage segmentation can then be adjusted interactively, if necessary, before the final cartilage model is output. The segmented femoral cartilage can be seen in FIG.
An overview of the x-ray bone reconstruction process is shown in FIG.
X-ray images are taken using either conventional fluoroscopy or radiography. The number of images may be one or more. Image projections are taken to maximize the information that can be acquired by scanning with a large angular difference. The accuracy of the system is directly proportional to the number of images, but the speed is inversely proportional. The focal length and image resolution (of the camera digitizer or film scanner) of radiographic scene characteristics are manually entered into the system if not immediately available in the image file header.

前処理の目標は、画像の雑音を減少させ、画像のコントラストを増加させて入力画像を向上させ、さらなる分析のために画像を準備することである。このことは、極端な画像のゆがみには手動介入する可能性があるが、自動的に行われる。ガウシアンフィルタ、メジアンフィルタ、及びソーベルフィルタが用いられる。   The goal of preprocessing is to reduce image noise, increase image contrast to improve the input image, and prepare the image for further analysis. This is done automatically, although there may be manual intervention for extreme image distortion. A Gaussian filter, a median filter, and a Sobel filter are used.

較正は、放射線撮影シーン内の画像形成された骨のポーズの抽出を含む。画像取得前に、較正ターゲットが患者の脚に取り付けられる[図24]。このターゲットは放射線に不透明なビーズを含み、これらが取得された画像上に現われることになる[図25、図26]。ビーズの射影は、画像から自動的に抽出され、X線源に対する骨のポーズを大まかに推定するのに用いられる。   Calibration involves the extraction of imaged bone poses in the radiographic scene. Prior to image acquisition, a calibration target is attached to the patient's leg [FIG. 24]. This target will contain beads that are opaque to radiation, which will appear on the acquired image [FIGS. 25, 26]. The bead projection is automatically extracted from the image and used to roughly estimate the bone pose to the x-ray source.

次に、形態学的操作を用いて、画像内でマーカを自動的に検出することができる。対象上のマーカの配置は、すべてのフレーム内で、できるだけ大きい画像面積をカバーするように選択される。十分に多くのマーカを用いることにより、特徴検出アルゴリズムがマーカの幾つかを見逃したとしても、又は、それらの幾つが視野の外にあっても、正確なポーズの推定を可能にした。   The marker can then be automatically detected in the image using morphological operations. The placement of the markers on the object is selected to cover as large an image area as possible in every frame. Using enough markers allowed accurate pose estimation even if the feature detection algorithm missed some of the markers or some of them were out of the field of view.

種々のレベルで閾値設定し、ビーズ直径より長い線を含むあらゆるオブジェクトを除去することにより(形態学的操作によって)、これらのビーズを分離することができる。接続したコンポーネントを見出し、次いで各コンポーネントの重心を定めることにより、ビーズの重心が見出される。較正ターゲットは、ビーズ射影の重なりの可能性を最小にするように設計され、これにより、検出されるビーズの数が最大になる。   These beads can be separated by thresholding at various levels and removing (by morphological manipulation) any objects that contain lines longer than the bead diameter. The bead centroid is found by finding the connected components and then determining the centroid of each component. The calibration target is designed to minimize the possibility of overlapping bead projections, thereby maximizing the number of beads detected.

センサのポーズは、画像内の検出されたビーズ位置と3Dのビーズ位置との間の正しい関連(又は対応関係)を見出すことにより計算される。このことは、解釈木探査方法を用いて達成される。この方法においては、木の各レベルは、画像点と全ての可能なモデル点との間の対応関係を表わし、完全な木における根から葉ノードへの各経路は、1つの可能性のある対応関係を表わす。木を下降する探査が、少なくとも4つの対応関係が仮定されるノードに到達すると、この対応関係を用いて、ポーズの解が計算される。一般に、ポーズの解を得るには3つの点だけが必要であるが、3つの点は常に同一平面上にあるため、1つより多い解があり得る。少なくとも4つの点を用いる必要がある。   The sensor pose is calculated by finding the correct association (or correspondence) between the detected bead location and the 3D bead location in the image. This is achieved using an interpretation tree search method. In this method, each level of the tree represents a correspondence between an image point and all possible model points, and each path from root to leaf node in the complete tree is one possible correspondence. Represents a relationship. When an exploration down the tree reaches a node where at least four correspondences are assumed, the correspondence is used to calculate a pose solution. In general, only three points are needed to obtain a pose solution, but since the three points are always on the same plane, there can be more than one solution. At least four points need to be used.

ひとたび4つの対応関係を有すると、ポーズを計算することができる。このポーズの解は、この解が完全なデータセットにどれだけ良好に適合するかについての目安として、検出されたマーカとの比較のために、オブジェクト点を画像上に戻すように射影するのに用いられる。ポーズの解がデータと良好に適合する場合には、対応関係及び計算されたポーズは適切である。ポーズの解がデータと適合しない場合には、対応関係は不適切であり、さらに別の対応関係をチェックするために、木はさらにトラバースされる。多数の点に対しては、この木は非常に大きくなる可能性があるので、木全体の探査はしない。実際には、現在の対応関係が、ある閾値より大きいエラーをもたらす場合にだけ、木をさらに探査する。以下の場合は、正しい対応関係を見出したと仮定する。
ひとたび正しい対応関係が見出されると、非線形最小二乗法を用いて、ポーズが計算される。具体的には、画像点P、3Dモデル点Q、及び適切なポーズのパラメータを含む六元ベクトルが与えられる場合、画像上に射影する変換は、P=f(β,Q)のように関数f(β,Q)により与えられるとする。ベクトル関数fはまた、透視投影(そのパラメータは較正から知られる)を表わす。現在のポーズの解βの周りで線形化することにより、

Figure 0005882743
が得られる。 Once there are four correspondences, the pose can be calculated. This pose solution is used to project the object points back onto the image for comparison with the detected markers as a measure of how well this solution fits the complete data set. Used. If the pose solution fits well with the data, the correspondence and the calculated pose are appropriate. If the pose solution does not match the data, the correspondence is inappropriate and the tree is further traversed to check for another correspondence. For a large number of points, this tree can be very large and does not explore the whole tree. In practice, the tree is further explored only if the current correspondence results in an error greater than a certain threshold. In the following cases, it is assumed that a correct correspondence is found.
Once the correct correspondence is found, the pose is calculated using a non-linear least squares method. Specifically, given a six-way vector containing image points P, 3D model points Q, and appropriate pose parameters, the transformation projected onto the image is a function such as P = f (β, Q) Suppose that it is given by f (β, Q). The vector function f also represents a perspective projection whose parameters are known from calibration. By linearizing around the solution β of the current pose,
Figure 0005882743
Is obtained.

少なくとも4つの点の対応関係が与えられると、補正項Δβについて解くことができる。このプロセスは、解が収束するまで反復される。最終的な解は、観測された画像点と画像平面上の射影されたモデル点との間のユークリッド距離の2乗を最小にするポーズβである。
骨画像セグメント化ブロックは、前処理された画像を入力として用いる。これの目標は、すべての画像の実際の骨の輪郭を抽出することである。このことは、3Dの骨の本開示のデータベースを用いて生成された骨の輪郭の統計的アトラスを用いて自動的に行われる。統計的アトラスからのテンプレート平均骨輪郭はまず画像内に配置され、次に並進及び回転されて、骨の画像と位置合わせされる。その後、画像の強度値及び前処理ステップから得られた縁に基づいて、ターゲット骨画像に適合するように、輪郭変形が統計的に行われる。手動及び半自動的な輪郭編集ツールもまた自動プロセスの検証のために利用することができる[図27]。
Given the correspondence of at least four points, the correction term Δβ can be solved. This process is repeated until the solution converges. The final solution is a pose β that minimizes the square of the Euclidean distance between the observed image point and the projected model point on the image plane.
The bone image segmentation block uses the preprocessed image as input. The goal of this is to extract the actual bone contours of all images. This is done automatically using a bone contour statistical atlas generated using the 3D bone database of the present disclosure. The template average bone contour from the statistical atlas is first placed in the image and then translated and rotated to align with the bone image. Thereafter, contour deformation is statistically performed to fit the target bone image based on the intensity values of the image and the edges obtained from the preprocessing steps. Manual and semi-automatic contour editing tools can also be used for verification of the automated process [FIG. 27].

特徴抽出モジュールは、画像から画像パラメータを抽出することを担う。これらのパラメータは、画像の前処理版及びセグメント化版の両方から抽出される。特徴のタイプは、セグメント化された骨輪郭から抽出された情報(曲率、幾何学的形状、アスペクト比等)又はピクセル強度値から抽出された情報(Haralick及びTamuraのテクスチャ特徴等のテクスチャ特徴)を含む。
このプロセスが必要な理由は、較正ブロックが較正ターゲットと実際の骨との間の相対的な変換によるエラーを引き起こすと予測されるためである。
蛍光透視法の場合には、通常、骨画像の数が多く、コヒーレント画像間の骨のポーズの差は通常非常に小さい。したがって、粒子フィルタを用いたポーズ追跡が適用される。
この手法は、状態ベクトルが複雑であり、画像が多量のクラッタを含む適用例を扱うのに有用であることが見出されている。基本的な考えは、状態、又は粒子の重み付けサンプリングにより事後確率を表わすことである。十分なサンプルが与えられると、非常に複雑な確率分布でも表わすことができる。
測定値が取得されるとき、粒子の重みは、以下の式を用いて公算モデルにより調整される。

Figure 0005882743
ここでwjはj番目の粒子の重みである。 The feature extraction module is responsible for extracting image parameters from the image. These parameters are extracted from both the preprocessed and segmented versions of the image. Feature types include information extracted from segmented bone contours (curvature, geometric shape, aspect ratio, etc.) or information extracted from pixel intensity values (texture features, such as Haralick and Tamura texture features). Including.
This process is necessary because the calibration block is expected to cause errors due to the relative conversion between the calibration target and the actual bone.
In the case of fluoroscopy, the number of bone images is usually large and the difference in bone pose between coherent images is usually very small. Therefore, pose tracking using a particle filter is applied.
This approach has been found to be useful for handling applications where the state vector is complex and the image contains a large amount of clutter. The basic idea is to represent posterior probabilities by state or weighted sampling of particles. Given enough samples, even very complex probability distributions can be represented.
When measurements are taken, the weight of the particles is adjusted by the probable model using the following equation:
Figure 0005882743
Here, w j is the weight of the j-th particle.

この表現の主な利点は、十分な粒子が与えられる場合、事後確率分布内の多数のピークを表わすことができることである(図28)。   The main advantage of this representation is that given enough particles, it can represent a large number of peaks in the posterior probability distribution (FIG. 28).

測定値が得られると、追跡アルゴリズムは重みを調整し、状態のあいまいさをなくすのに十分なデータが得られたときには、最終的に粒子のうちの1つが大きい重みを有し、他のすべては非常に小さい重みを有する。この手法の別の利点は、一意的な解が得られたときを判断することができることである。   Once the measurement is obtained, the tracking algorithm adjusts the weights, and when enough data is obtained to eliminate the ambiguity of the state, eventually one of the particles will have a higher weight and all the other Has a very small weight. Another advantage of this approach is that it can determine when a unique solution is obtained.

粒子の再サンプリング。状態のサンプリングが、確実に事後確率分布を適切に表わすことが重要である。具体的には、多数のサンプルが、重みの大きいピークに接近することが望ましい。これを確実にするために、各ステップにおいて、大きいピークの近くに付加的な粒子を生成し、非常に小さい重みを有する粒子を廃棄することにより、確率分布を再サンプリングする。ボトムアップ情報に基づいてサンプルを投入するために重点サンプリングを用いる。   Particle resampling. It is important to ensure that the state sampling properly represents the posterior probability distribution. Specifically, it is desirable that a large number of samples approach a peak having a large weight. To ensure this, at each step, the probability distribution is resampled by generating additional particles near large peaks and discarding particles with very small weights. Emphasis sampling is used to input samples based on bottom-up information.

公算関数の設計。公算関数をできるだけ滑らかになるように設計することが重要である。多数の狭いピークがあったとすると、非常に大量のサンプルが用いられない限り、これらのピークのうちの幾つかは見逃される可能性がある。重要なことは、各仮定に対して幅広い支持を有する類似度を用いることである。換言すれば、類似度は、仮定された状態が正しい状態へ近づくに伴って徐々に増加する必要があり、急激に増加してはならない。   Probability function design. It is important to design the likelihood function as smooth as possible. Given a large number of narrow peaks, some of these peaks can be missed unless a very large sample is used. What is important is to use a similarity measure with broad support for each hypothesis. In other words, the similarity needs to gradually increase as the assumed state approaches the correct state and should not increase rapidly.

放射線写真法の場合には、通常、画像の数は限られており、したがって、特徴は、ベイズのネットワークの枠組み内で用いられることになり、ここで、現在の画像特徴の組が与えられる場合、予測される出力は骨のポーズとなる。この方法はまた、蛍光透視法の場合に粒子フィルタを初期化するのに用いることができる。ベイズのネットワークは、有向非環式グラフとして構築され、ここで、各ノードは画像特徴を表わし、ノード接続部は条件付き依存性を表わす。出力は、入力画像特徴の組が与えられている場合、最高の確率を有するポーズとなる。ネットワーク出力の確率は、確率チェーン規則

Figure 0005882743
に基づくものであり、ここで、x1、xnは画像特徴及び骨のポーズの変数を表わす。 In the case of radiography, the number of images is usually limited, so the features will be used within the Bayesian network framework, where the current set of image features is given The predicted output is a bone pose. This method can also be used to initialize the particle filter in the case of fluoroscopy. Bayesian networks are built as directed acyclic graphs, where each node represents an image feature and the node connection represents a conditional dependency. The output will be the pose with the highest probability given a set of input image features. The probability of network output is the probability chain rule
Figure 0005882743
Where x 1 and x n represent image feature and bone pose variables.

GPUレンダリングシミュレーションに基づく3D再構築アルゴリズムを用いる。この方法に対する入力は、セグメント化された画像の組と、それらの対応する骨のポーズである。画像の数及び様々な射影のポーズは、骨の形状について得ることができる情報の量を示し、したがって、出力の精度を示す。入力画像の各々について、画像を撮影するのに用いられた放射線シーンのグラフ再構築が行われる。X線源は、放射線ビームの拡がりをシミュレートするための遠近射影カメラ設定により表わされる。カメラの視野内で、テンプレート骨モデルは、放射線シーン内の実際の骨のポーズを模倣するポーズで配置される[図29]。   A 3D reconstruction algorithm based on GPU rendering simulation is used. The input to this method is a set of segmented images and their corresponding bone poses. The number of images and the various projection poses indicate the amount of information that can be obtained about the shape of the bone and thus the accuracy of the output. For each input image, a graph reconstruction of the radiation scene used to capture the image is performed. The x-ray source is represented by a perspective camera setting for simulating the spread of the radiation beam. Within the camera's field of view, the template bone model is placed in a pose that mimics the actual bone pose in the radiation scene [FIG. 29].

グラフシーンが設定されると、骨射影画像が合成され、その輪郭は、デプスマッピング・レンダリング機能を用いて、テンプレート骨の表面上の3D点にマッピングされる(図30)。これらの3D点は、次に、合成画像と元の放射線画像との間の2D輪郭エラーをなくすために、空間内で系統的に変換される。その結果、すべての画像からの輪郭データを用いて、入力X線画像の骨の射影と同様の骨の射影を生成する3D点のクラウドが生成されることになる[図31]。   Once the graph scene is set, bone projection images are synthesized and their contours are mapped to 3D points on the surface of the template bone using depth mapping and rendering functions (FIG. 30). These 3D points are then systematically transformed in space to eliminate 2D contour errors between the composite image and the original radiographic image. As a result, a 3D point cloud that generates a bone projection similar to the bone projection of the input X-ray image is generated using the contour data from all images [FIG. 31].

このことは、問題を3Dから3Dへの最適化問題に変換する。統計的アトラス並びに生成された点のクラウドの両方と一致する最良の形状を迅速かつ一意的に見出すために、POCS(凸包上への交互の射影)法を用いる。POCSは、多数の信号及び画像再生並びに合成問題に首尾よく用いられている強力なツールである。これは、不良設定問題において特に有用であり、場合によっては非線形凸状制約を解の集合に課すことにより問題を規則化することができる。これらの凸集合へ反復して射影することにより、すべての所望の特性と適合する解が得られる。この方法の簡単な説明は以下の通りである。   This translates the problem into a 3D to 3D optimization problem. To quickly and uniquely find the best shape that matches both the statistical atlas as well as the generated cloud of points, the POCS (alternate projection onto the convex hull) method is used. POCS is a powerful tool that has been successfully used for numerous signal and image reproduction and compositing problems. This is particularly useful in defect setting problems, and in some cases the problem can be regularized by imposing a non-linear convex constraint on the set of solutions. By iteratively projecting onto these convex sets, a solution that matches all the desired properties is obtained. A brief description of this method follows.

ベクトル空間において、集合ρは

Figure 0005882743
及び
Figure 0005882743
のときかつそのときに限って凸型であり、その場合、
Figure 0005882743
Figure 0005882743
である。換言すれば、xとyを接続する線分は、ρに完全に含まれる。2つの点を接続する弦のいずれかの部分が集合の外にある場合には、その集合は凸型ではない。凸集合への射影は、以下のように定義される。すべての閉凸集合ρ及びヒルベルト空間内のすべてのベクトルxに対して、xに最も近い一意的なベクトルがρの中に存在する。このベクトルは、PCxと表示され、ρへのxの射影である。POCSの最も有用な態様は、非空共通集合を有する2つ又はそれ以上の凸集合が与えられる場合、集合の間の交互の射影が共通集合に含まれる一点に収束することである。 In vector space, the set ρ is
Figure 0005882743
as well as
Figure 0005882743
And only then is convex, in which case
Figure 0005882743
Figure 0005882743
It is. In other words, the line segment connecting x and y is completely included in ρ. If any part of the string connecting two points is outside the set, the set is not convex. Projection to a convex set is defined as follows: For every closed convex set ρ and every vector x in Hilbert space, there is a unique vector in ρ that is closest to x. This vector is denoted PCx and is the projection of x onto ρ. The most useful aspect of POCS is that given two or more convex sets with a non-empty common set, the alternating projections between the sets converge to one point included in the common set.

2つの凸集合が交差しない場合には、収束は、問題に対する二乗平均解であるリミットサイクルに向かう。具体的には、このサイクルは、各集合内において平均二乗の意味で他方の集合に最も近い点の間である。   If the two convex sets do not intersect, the convergence goes to a limit cycle that is a root mean square solution to the problem. Specifically, this cycle is between the points closest to the other set in the mean square sense within each set.

この方法では、1.統計的な骨アトラスに属することができるすべての骨の集合と、2.選択された数の頂点に対する制約値を有するすべての骨の集合(他の頂点はどのような値を有してもよい)との2つの凸集合が存在する。選択された頂点は、画像の輪郭上に対応する点が見られるものである。骨のベクトルは、単に、選択された頂点の各々を対応する推定点と置き換えることにより、第2の集合に射影することができる。   In this method, 1. a collection of all bones that can belong to a statistical bone atlas; There are two convex sets with the set of all bones (the other vertices can have any value) with constraint values for the selected number of vertices. For the selected vertex, a corresponding point can be seen on the contour of the image. The bone vector can be projected onto the second set simply by replacing each selected vertex with the corresponding estimated point.

1つの凸集合、次に他方の凸集合へと交互に射影することにより、両方の集合に適合する解に迅速に収束させることができる。   By alternately projecting from one convex set to the other, then the other convex set can be quickly converged to a solution that fits both sets.

患者特有の骨モデルが得られると、軟骨を加え、ジグが嵌められる取り付け面を完成させる必要がある。本開示のX線画像のデータベース及びそれらの対応するMRI走査データを用いることにより、X線画像の膝間距離プロファイルから軟骨の劣化レベルを識別するベイズのネットワークが作成された。これらの情報は、軟骨生成モジュールへの入力として用いられる。   Once a patient-specific bone model is obtained, cartilage must be added to complete the mounting surface on which the jig is fitted. Using the X-ray image database of the present disclosure and their corresponding MRI scan data, a Bayesian network was created that identifies the level of cartilage degradation from the inter-knee distance profile of the X-ray image. These pieces of information are used as input to the cartilage generation module.

システムは、HIPPA規定により患者情報を格納する高性能データベースを含む。MRI/CT、X線画像、及び超音波からのDICOMを含む異なる画像化モダリティからのデータが各患者に取り付けられる。再構築された骨及び軟骨がデータベースに格納される。計算された目印、軸、インプラントのサイズ調整、及び配置情報を含む仮想テンプレートデータもまたデータベースに格納される。この構成要素は、関係スキーマ及びXMLスキーマの両方を実現し、データの格納及び操作のための強力なツールを与える。   The system includes a high performance database that stores patient information according to HIPPA regulations. Data from different imaging modalities including MRI / CT, X-ray images, and DICOM from ultrasound are attached to each patient. The reconstructed bone and cartilage are stored in the database. Virtual template data including calculated landmarks, axes, implant sizing, and placement information is also stored in the database. This component implements both relational and XML schemas and provides a powerful tool for data storage and manipulation.

図32は、大腿骨、脛骨、及び膝蓋骨が与えられる場合に、関節軟骨を再構築するための予測モデルを作成するプロセスの概要を示す。このモデルを構築するために、2000MRI走査のデータベースを用いた。骨及び関節軟骨は、最初に、これらの走査からセグメント化した。骨を統計的アトラスに加えて点の対応関係を取得し、各骨について骨と軟骨の界面領域の確率を計算した。骨から骨への距離を、各頂点における2つの骨表面間の最も近い距離を見出すことにより、骨と軟骨の界面領域に渡って計算した。軟骨厚もまたこれらの位置の各々で計算し、ターゲットとして用いて、神経回路網を訓練し、軟骨厚を予測するためのベイズ信念ネットワークを構築した。これらのシステムに対する入力は、骨から骨への距離、膝関節の変性及び変形の分類、並びに内反及び外反角の測定値を含むが、これらに限定されるものではない。これに対する出力は、CT、X線、US、マイクロ波において軟骨を構築することができ、MRIにおいて軟骨のセグメント化をガイドする予測システムである[図33]。図34は、MRI訓練データセット内の軟骨界面を識別するプロセスを示し、一方、図35は、平均軟骨マップを示す。図36は、1つのテストケースにおける予測モデルの出力を示す。   FIG. 32 outlines the process of creating a predictive model for reconstructing articular cartilage given the femur, tibia, and patella. To build this model, a 2000 MRI scan database was used. Bone and articular cartilage were first segmented from these scans. Bones were added to the statistical atlas to obtain point correspondences, and the probability of the bone-cartilage interface region was calculated for each bone. The distance from bone to bone was calculated across the bone-cartilage interface region by finding the closest distance between the two bone surfaces at each vertex. Cartilage thickness was also calculated at each of these locations and used as a target to train the neural network and build a Bayesian belief network to predict cartilage thickness. Inputs to these systems include, but are not limited to, bone-to-bone distance, knee degeneration and deformation classification, and varus and valgus angle measurements. The output for this is a prediction system that can construct cartilage in CT, X-ray, US, microwave, and guide cartilage segmentation in MRI [FIG. 33]. FIG. 34 shows the process of identifying the cartilage interface in the MRI training data set, while FIG. 35 shows the average cartilage map. FIG. 36 shows the output of the prediction model in one test case.

マイクロ波画像化システムは、各要素が送信機及び受信機の両方として動作するアレイで構成される。システム構成は図37に示され、ここでは、低雑音システムクロック(クロッククリスタル)がベースバンドUWBパルス発生器(例えば、ステップリカバリダイオード(SRD)パルス発生器)をトリガする。ベースバンドパルスは、二重平衡広帯域ミキサを介して、局部発振器により高い周波数に変換される。高い周波数に変換された信号は、増幅されフィルタ処理される。最後に、信号が指向性マイクロ波アンテナを介して送信される。信号は、アレイ内の他のアンテナのすべてにおいて受信され、フィルタ処理され、増幅され、低い周波数に変換され、ローパスフィルタで処理される。次に、同じ低雑音システムクロックによりトリガされるサブサンプリング・ミキサを用いて、パルスを1000−100,000xに時間拡長する。このことは、UWBパルスの帯域幅を効果的に減少させ、通常のアナログ・デジタル変換器(ADC)によるサンプリングを可能にする。最後に、図38に示されるように、特化したデジタル信号処理アルゴリズムを用いてビーム形成及び最終的な断面画像の作成が行われる。近接場遅延及び和ビームフォーマを用いて画像が回復される。異なるRxアンテナにより受信されるターゲット散乱信号は、振幅が等化されて異なる散乱比、伝播損失、及び減衰が補償される。Rx信号の異なる位相遅延は、ビーム操作のために用いられる。種々のタイプの組織間の界面が、図15に示されるように検出される(空気−皮膚、脂肪−筋肉、軟骨−骨等)。UWBアンテナアレイ、膝の骨、及び膝を取り囲む筋肉を示す実験構成が図39に示される。   A microwave imaging system consists of an array in which each element operates as both a transmitter and a receiver. The system configuration is shown in FIG. 37, where a low noise system clock (clock crystal) triggers a baseband UWB pulse generator (eg, a step recovery diode (SRD) pulse generator). The baseband pulse is converted to a higher frequency by a local oscillator through a double balanced wideband mixer. The signal converted to a high frequency is amplified and filtered. Finally, the signal is transmitted via a directional microwave antenna. The signal is received at all of the other antennas in the array, filtered, amplified, converted to a lower frequency, and processed with a low pass filter. The pulses are then time extended to 1000-100,000x using a subsampling mixer triggered by the same low noise system clock. This effectively reduces the bandwidth of the UWB pulse and allows sampling by a conventional analog-to-digital converter (ADC). Finally, as shown in FIG. 38, beam forming and final cross-sectional image generation are performed using a specialized digital signal processing algorithm. The image is recovered using a near-field delay and sum beamformer. Target scattered signals received by different Rx antennas are equalized in amplitude to compensate for different scattering ratios, propagation losses, and attenuation. Different phase delays of the Rx signal are used for beam manipulation. Interfaces between various types of tissues are detected as shown in FIG. 15 (air-skin, fat-muscle, cartilage-bone, etc.). An experimental configuration showing a UWB antenna array, knee bones, and muscles surrounding the knee is shown in FIG.

結果として得られる受信信号は、種々の角度から組織界面(すなわち、軟骨−骨、脂肪−筋肉、空気−皮膚)を検出するのに用いられ、さらに、2Dの断面画像に変えることができる。組織界面データは、患者の既存の骨及び軟骨のアトラス情報に加えられる。このことは、結果として、拡張された特徴ベクトルがUWB画像化データを含むようにする。このプロセスは図40に概略が示される。追跡用UWBアンテナアレイが膝に沿って移動され、多数の断面画像が取得される。断面画像は一緒に記録され、種々の組織界面の完全な3D分析を可能にする(軟骨−骨界面に重点が置かれる)。これらの組織界面に関する情報が患者の特徴ベクトルに加えられる。このことは、結果的に、付加的な組織界面情報(すなわち、軟骨−骨、軟組織−軟骨)が、骨及び軟骨アトラスの作成、並びに膝の関節軟骨及び骨に関する種々の自動化測定に用いられるようにする。最後に、この情報は、骨及び軟骨アトラスに対するベイズ推定プロセスに含めることができる。   The resulting received signal is used to detect tissue interfaces (ie, cartilage-bone, fat-muscle, air-skin) from various angles and can be further transformed into a 2D cross-sectional image. Tissue interface data is added to the patient's existing bone and cartilage atlas information. This results in the expanded feature vector containing UWB imaging data. This process is outlined in FIG. The tracking UWB antenna array is moved along the knee and multiple cross-sectional images are acquired. Cross-sectional images are recorded together, allowing full 3D analysis of the various tissue interfaces (emphasis is placed on the cartilage-bone interface). Information about these tissue interfaces is added to the patient feature vector. This results in additional tissue interface information (ie, cartilage-bone, soft tissue-cartilage) being used for the creation of bone and cartilage atlas and various automated measurements for knee articular cartilage and bone. To. Finally, this information can be included in the Bayesian estimation process for bone and cartilage atlases.

本システムは、診断Bモード超音波機械を拡張して、それに患者特有の関節の骨及び軟骨(例えば、膝)の3Dモデルを作成する機能を加えたものである。位置特定プローブ(光学的又は磁気的)が超音波プローブに堅く取り付けられ、オペレータが関節(例えば、膝)を走査している間、その運動を追跡する。運動追跡プローブの座標フレームと超音波プローブの座標フレームとの間の変換は、較正プロセスにより決定される。運動追跡プローブは、各々の取得されたBモード画像(フレーム)の位置(並進)及び向きを与えるので、取得された画像は、図41に示されるように、3Dデカルト空間内に記録される。次に、取得された超音波画像の組は、それらの取得された位置及び向きと共に、走査された解剖学的構造の体積(CT又はMRIから再構築される体積に類似の)を再構築するのに用いられる。   This system extends the diagnostic B-mode ultrasound machine and adds the ability to create 3D models of patient-specific joint bones and cartilages (eg, knees). A location probe (optical or magnetic) is rigidly attached to the ultrasound probe and tracks its movement while the operator is scanning the joint (eg, knee). The transformation between the motion tracking probe coordinate frame and the ultrasound probe coordinate frame is determined by a calibration process. Since the motion tracking probe gives the position (translation) and orientation of each acquired B-mode image (frame), the acquired image is recorded in 3D Cartesian space as shown in FIG. The acquired ultrasound image set then reconstructs the scanned anatomical volume (similar to the volume reconstructed from CT or MRI), along with their acquired position and orientation. Used for

次に、3つ又はそれ以上の位置合わせ目印(所定の目印、大腿骨上顆上の最も突出した点のような)が、追跡用Aモードプローブ又はBモードプローブを用いて取得され、次いで、骨(例えば、大腿骨のようなモデル化される骨)のアトラスの平均モデルが、対の点の記録を用いて取得された位置合わせ目印を用いて再構築された体積に記録される。次に、CT又はMRIに用いられる提案された自動セグメント化が再構築された超音波体積に適用され、その結果図42に示されるようなセグメント化された骨モデルがもたらされる。
超音波再構築システムを説明するフローチャートは図43に示される。
Next, three or more alignment landmarks (such as a predetermined landmark, the most prominent point on the epicondyle of the femur) are obtained using a tracking A-mode probe or B-mode probe, then An average model of an atlas of bone (eg, a bone to be modeled like a femur) is recorded in the volume reconstructed using registration landmarks obtained using paired point recording. Next, the proposed automated segmentation used for CT or MRI is applied to the reconstructed ultrasound volume, resulting in a segmented bone model as shown in FIG.
A flowchart describing the ultrasound reconstruction system is shown in FIG.

仮想テンプレート化は、インプラントのサイズ調整、配置、及び選択された患者の骨の視覚化をもたらす。目印は、高い精度及び再現性で自動的に計算される。インプラントのサイズ調整は、インプラントの配置と共に行われる。ユーザは次に、これらの機能を実施するための特定のインプラント及びインプラントファミリーを選択することができる。ユーザは、インプラントのコンポーネントを配置するのに所定の又はユーザ定義の外科技術から選択することができ、またユーザは、大腿骨及び脛骨の両コンポーネントの配置のために、新しい外科技術を定義することができる。例えば、目印及び軸に基づいて、ユーザは、切除部、完全な無傷の骨、及び/又は切除された骨の上に配置されるインプラントを視覚化することができる。例えば、例示的な実施形態において、ユーザは、視覚化及びインプラント操作のために、3つの2D直交図と、1つの3D図が与えられることがある。ユーザは、インプラントのサイズ、ファミリー及び製造業者情報を修正することができる。視覚化には、骨の上に重ねられる軸及び目印を含めることができる。適合させた結果は、高機能データベースに保存することができる。外科医は、本明細書に説明される種々の機能を用いて、仮想テンプレート化、インプラント配置、仮想切除、及びインプラント操作を行い、それによって、患者とインプラントとの位置合わせのための術前テンプレート化に定量的な結果を生成することができる。この仮想切除の外科医版は、アプレット(Java(登録商標)3d)内の3D技術を用いて、インターネットを通して実行される。外科医は、テンプレート化の結果を修正、承認、又は拒絶することができる。インプラントの位置合わせ及び配置を検証するために、様々な運動が行われる。次に、配置されたインプラントの変換を用いて、切断工具を患者と同じ位置合わせ状態に変換する。これらのねじ穴は次に、ジグに移行され、この配置が手術室に移行される[図44]。   Virtual templating results in implant sizing, placement, and visualization of selected patient bones. The landmark is automatically calculated with high accuracy and reproducibility. The size adjustment of the implant is performed together with the placement of the implant. The user can then select a specific implant and implant family to perform these functions. The user can select from predefined or user-defined surgical techniques to place the components of the implant, and the user can define new surgical techniques for placement of both femoral and tibia components. Can do. For example, based on the landmarks and axes, the user can visualize an excision, a complete intact bone, and / or an implant placed on the excised bone. For example, in an exemplary embodiment, a user may be given three 2D orthogonal views and one 3D view for visualization and implant manipulation. The user can modify the implant size, family and manufacturer information. Visualization can include axes and landmarks that are overlaid on the bone. The adapted results can be stored in a sophisticated database. The surgeon uses the various functions described herein to perform virtual templating, implant placement, virtual resection, and implant manipulation, thereby pre-operative templating for patient-implant alignment. Can produce quantitative results. This surgeon version of virtual ablation is performed over the Internet using 3D technology in an applet (Java® 3d). The surgeon can modify, approve, or reject the templated results. Various exercises are performed to verify the alignment and placement of the implant. The placed tool is then used to convert the cutting tool to the same alignment as the patient. These screw holes are then transferred to a jig and this arrangement is transferred to the operating room [FIG. 44].

図45、図46は、ジグ作成プロセスの概要を示し、このプロセスは、本開示の統計的アトラスからの平均骨上に配置されたテンプレートジグを用いる。このジグは次いで、患者の大腿骨顆及び脛骨プラトーのサイズに適合するようにサイズ変更される。次に、脛骨モデル及び大腿骨モデルの両方は、患者特有の3D骨モデルと交差されて、ジグの内側に一意的な患者刻印が作成され、これが外科手術中の堅固な嵌合いを保証する。   45 and 46 show an overview of the jig creation process, which uses a template jig placed on the average bone from the statistical atlas of the present disclosure. The jig is then resized to fit the size of the patient's femoral condyle and tibial plateau. Next, both the tibial model and the femur model are crossed with the patient-specific 3D bone model to create a unique patient stamp on the inside of the jig, which ensures a tight fit during surgery.

図47は、異なるレベルの関節変質のための異なるジグの設計方針を強調する。図48は、システムから出力された大腿骨及び脛骨ジグを示す。
図49は、自動的に作成されたジグを研磨し検証するためのエディタを示す。
図50は、出力されたジグを、患者の体積データと同じ空間上に射影することにより検証するプロセスを示す。
FIG. 47 highlights different jig design strategies for different levels of joint alteration. FIG. 48 shows the femur and tibia jig output from the system.
FIG. 49 shows an editor for polishing and validating automatically generated jigs.
FIG. 50 illustrates the process of verifying the output jig by projecting it onto the same space as the patient volume data.

上記の説明及び発明の概要により、本明細書に説明された方法及び装置は、本発明の例示的な実施形態を構成するが、本明細書に含まれる本発明は、この正確な実施形態に制限されるものではないこと、及び、特許請求の範囲により定義される本発明の範囲から逸脱することなく、それらの実施形態に変更を行うことができることが当業者には明らかなはずである。さらに、本発明は特許請求の範囲により定義され、本明細書に説明される例示的な実施形態を記述するいずれの制限又は要素も、それら制限又は要素が明確に述べられない限り、いずれかの特許請求の範囲の要素の解釈に組み入れられることを意図されてないことを理解されたい。同様に、本発明は特許請求の範囲により定義されるため、及び、本発明の内在の及び/又は予期しない利点が本明細書に明確に説明されていないことがあっても存在し得るために、いずれかの特許請求の範囲内に入るように本明細書に開示された本発明の識別された利点又は目的のいずれか又はすべてを満たす必要はないことを理解されたい。   While the foregoing description and summary of the invention, the methods and apparatus described herein constitute exemplary embodiments of the invention, the invention contained herein is intended to be in this exact embodiment. It should be apparent to those skilled in the art that the embodiments can be modified without departing from the scope of the invention as defined by the claims and without departing from the scope of the invention. Further, the present invention is defined by the claims, and any limitation or element that describes the exemplary embodiments described herein is not intended to be limited unless such limitation or element is expressly stated. It should be understood that it is not intended to be incorporated into the interpretation of the elements of a claim. Similarly, the invention is defined by the following claims, and may exist where an intrinsic and / or unexpected advantage of the invention may not be expressly described herein. It should be understood that it is not necessary to meet any or all of the identified advantages or objectives of the invention disclosed herein to fall within the scope of any claim.

1:データのアップロード
2:データベース
3:骨/軟骨再構築
4:仮想テンプレート化
5:ジグ試作品
1: Data upload 2: Database 3: Bone / cartilage reconstruction 4: Virtual template 5: Jig prototype

Claims (8)

現状の患者の骨及び軟骨の少なくとも一部を表わす患者特有の骨殻の生成のために3D画像の骨殻及び3D画像の軟骨殻を構築する方法であって、
患者の解剖学的構造の少なくとも一部を撮像して、前記患者の解剖学的構造を通して延びる軸に対して直角に撮影された前記患者の解剖学的構造の複数の2D画像スライスを、各々の2D画像スライスが前記患者の骨の外側境界に対応する閉鎖境界を含んだ骨輪郭及び前記患者の軟骨の外側境界に対応する境界を含んだ軟骨輪郭のうちの少なくとも1つを含むように作成するステップと、
前記患者の骨の前記複数の2D画像スライスが作成された前記患者の骨の少なくとも一部の3D画像の骨殻を構築するステップと、
前記患者の軟骨の前記複数の2D画像スライスが作成された前記患者の軟骨の少なくとも一部の3D画像の軟骨殻を構築するステップと
を含み、
前記3D画像の骨殻を構築するステップは、患者特有のものではないテンプレート3D画像の骨殻を用いて各骨輪郭の前記閉鎖境界を認識して、該患者の骨の現状を示す3D画像の骨殻を構築するためのソフトウェアを用いるステップを含み、
前記3D画像の軟骨殻を構築するステップは、患者特有のものではないテンプレート3D画像の軟骨殻を用いて、各軟骨輪郭の前記閉鎖境界を認識して、前記患者の軟骨の現状を示す3D画像の軟骨殻を構築するためのソフトウェアを用いるステップを含む、
とを特徴とする方法。
A method of constructing a 3D image bone shell and a 3D image cartilage shell for the generation of a patient specific bone shell representing at least a portion of the current patient bone and cartilage , comprising:
A plurality of 2D image slices of the patient anatomy are imaged at right angles to an axis extending through the patient anatomy, imaging at least a portion of the patient anatomy, each A 2D image slice is created to include at least one of a bone contour including a closed boundary corresponding to the outer boundary of the patient's bone and a cartilage contour including a boundary corresponding to the outer boundary of the patient's cartilage. Steps,
Constructing a 3D image crust of at least a portion of the patient's bone from which the plurality of 2D image slices of the patient's bone were created;
Constructing a 3D image cartilage shell of at least a portion of the patient cartilage from which the plurality of 2D image slices of the patient cartilage were created ;
Including
The step of constructing the bone shell of the 3D image includes recognizing the closed boundary of each bone contour using a bone shell of a template 3D image that is not patient-specific to indicate the current state of the bone of the patient. Including using software to build a bone shell,
The step of constructing the cartilage shell of the 3D image recognizes the closed boundary of each cartilage contour by using the cartilage shell of the template 3D image that is not patient specific, and indicates the current state of the cartilage of the patient. Using software to construct a cartilage shell of
Wherein a call.
前記撮像するステップは、磁気共鳴断層撮影法及びコンピュータ断層撮影法のうちの少なくとも1つ含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the imaging step includes at least one of magnetic resonance tomography and computed tomography. 前記患者の骨は、大腿骨、脛骨、及び膝蓋骨のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the patient's bone includes at least one of a femur, a tibia, and a patella . ソフトウェアコンポーネントにより、前記3D画像の骨殻及び3D画像の軟骨殻と嵌合するように3D画像の外科用ジグを生成するステップをさらに含み、前記3D画像の外科用ジグは、前記3D画像の骨殻及び前記3D画像の軟骨殻の外側境界の特徴にカスタマイズされた局所解剖学的特徴を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 A software component further includes generating a 3D image surgical jig to mate with the 3D image bone shell and the 3D image cartilage shell, wherein the 3D image surgical jig comprises a bone of the 3D image. The method of claim 1, including customized topographic features in the outer boundary features of the shell and the cartilage shell of the 3D image. 前記ソフトウェアコンポーネントは、前記3D画像の外科用ジグの有形の局所解剖学的特徴を有する外科用ジグを製造するための命令ファイルを出力するように動作することを特徴とする請求項4に記載の方法。   5. The software component of claim 4, wherein the software component is operative to output a command file for manufacturing a surgical jig having tangible topographic features of the 3D image surgical jig. Method. 現状の患者の解剖学的構造の少なくとも一部を表わす患者特有の切断ジグを生成する方法であって、
患者の解剖学的構造の少なくとも一部を撮像して、前記患者の解剖学的構造を通して延びる軸に対して直角に撮影された前記患者の解剖学的構造の複数の2D画像スライスを、各々の2D画像スライスが前記患者の骨の外側境界に対応する閉鎖境界を含んだ骨輪郭を含むように作成するステップと、
前記患者の骨の前記複数の2D画像スライスが作成された前記患者の骨の少なくとも一部の3D画像の骨殻を構築するステップと、
を含み、
前記3D画像の骨殻を構築するステップは、患者特有のものではないテンプレート3D画像の骨殻を用いて各骨輪郭の前記閉鎖境界を認識して、該患者の骨の現状を示す3D画像の骨殻を構築するためのソフトウェアを用いるステップを含み、
前記3D画像の骨殻を構築するステップは、等位面抽出及び形状特徴抽出を含み、前記テンプレート3D画像の骨殻上の点を前記複数の2D画像スライス上の点に適合させて3Dの骨メッシュを作成するテップを含み、
切断ジグを生成する前記方法は、
前記3D画像の骨殻を用いて3D画像の外科用切断ジグを作成するステップと、
3D画像の外科用切断ジグを作成するステップにおいて作成された3D画像の外科用切断ジグを用いて外科用切断ジグを作成するステップと、
をさらに含むことを特徴とする
方法。
A method for generating a patient-specific cutting jig representing at least a portion of an existing patient anatomy comprising:
A plurality of 2D image slices of the patient anatomy are imaged at right angles to an axis extending through the patient anatomy, imaging at least a portion of the patient anatomy, each Creating a 2D image slice to include a bone contour including a closed boundary corresponding to an outer boundary of the patient's bone;
Constructing a 3D image crust of at least a portion of the patient's bone from which the plurality of 2D image slices of the patient's bone were created;
Including
The step of constructing the bone shell of the 3D image includes recognizing the closed boundary of each bone contour using a bone shell of a template 3D image that is not patient-specific to indicate the current state of the bone of the patient. Including using software to build a bone shell,
The step of constructing the bone shell of the 3D image includes isosurface extraction and shape feature extraction, and fitting a point on the bone shell of the template 3D image to a point on the plurality of 2D image slices It includes steps to create a mesh,
The method for generating a cutting jig comprises:
Creating a 3D image surgical cutting jig using the 3D image bone shell ;
Creating a surgical cutting jig using the 3D image surgical cutting jig created in the step of creating a 3D image surgical cutting jig ;
Further comprising :
Method.
前記2D画像スライスは、磁気共鳴断層撮影法、コンピュータ断層撮影法、X線画像化法、及び超音波画像化法のうちの少なくとも1つを用いて作成されることを特徴とする請求項6に記載の方法。   7. The 2D image slice is created using at least one of magnetic resonance tomography, computed tomography, X-ray imaging, and ultrasound imaging. The method described. 前記外科用切断ジグを作成するステップは、前記3D画像の外科用ジグの有形の局所解剖学的特徴を含む外科用切断ジグを製造するための命令ファイルを出力するためのソフトウェアコンポーネントを用いるステップを含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。   Creating the surgical cutting jig comprises using a software component to output a command file for manufacturing the surgical cutting jig including tangible topographic features of the 3D image surgical jig. The method of claim 6 comprising:
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Families Citing this family (210)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8234097B2 (en) 2001-05-25 2012-07-31 Conformis, Inc. Automated systems for manufacturing patient-specific orthopedic implants and instrumentation
US9603711B2 (en) 2001-05-25 2017-03-28 Conformis, Inc. Patient-adapted and improved articular implants, designs and related guide tools
US8735773B2 (en) 2007-02-14 2014-05-27 Conformis, Inc. Implant device and method for manufacture
US8771365B2 (en) 2009-02-25 2014-07-08 Conformis, Inc. Patient-adapted and improved orthopedic implants, designs, and related tools
US8480754B2 (en) 2001-05-25 2013-07-09 Conformis, Inc. Patient-adapted and improved articular implants, designs and related guide tools
US8556983B2 (en) 2001-05-25 2013-10-15 Conformis, Inc. Patient-adapted and improved orthopedic implants, designs and related tools
US8439926B2 (en) 2001-05-25 2013-05-14 Conformis, Inc. Patient selectable joint arthroplasty devices and surgical tools
WO2008101090A2 (en) 2007-02-14 2008-08-21 Conformis, Inc. Implant device and method for manufacture
WO2009076296A2 (en) 2007-12-06 2009-06-18 Smith & Nephew, Inc. Systems and methods for determining the mechanical axis of a femur
US8311306B2 (en) 2008-04-30 2012-11-13 Otismed Corporation System and method for image segmentation in generating computer models of a joint to undergo arthroplasty
US8777875B2 (en) 2008-07-23 2014-07-15 Otismed Corporation System and method for manufacturing arthroplasty jigs having improved mating accuracy
WO2014145691A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Otismed Corporation Generation of a mating surface model for patient specific cutting guide based on anatomical model segmentation
US8160345B2 (en) 2008-04-30 2012-04-17 Otismed Corporation System and method for image segmentation in generating computer models of a joint to undergo arthroplasty
US8617171B2 (en) 2007-12-18 2013-12-31 Otismed Corporation Preoperatively planning an arthroplasty procedure and generating a corresponding patient specific arthroplasty resection guide
US8737700B2 (en) 2007-12-18 2014-05-27 Otismed Corporation Preoperatively planning an arthroplasty procedure and generating a corresponding patient specific arthroplasty resection guide
US8715291B2 (en) 2007-12-18 2014-05-06 Otismed Corporation Arthroplasty system and related methods
US8734455B2 (en) 2008-02-29 2014-05-27 Otismed Corporation Hip resurfacing surgical guide tool
US8682052B2 (en) 2008-03-05 2014-03-25 Conformis, Inc. Implants for altering wear patterns of articular surfaces
US8549888B2 (en) 2008-04-04 2013-10-08 Nuvasive, Inc. System and device for designing and forming a surgical implant
AU2009246474B2 (en) 2008-05-12 2015-04-16 Conformis, Inc. Devices and methods for treatment of facet and other joints
FR2932674B1 (en) 2008-06-20 2011-11-18 Tornier Sa METHOD FOR MODELING A GLENOIDAL SURFACE OF AN OMOPLATE, DEVICE FOR IMPLANTING A GLENOIDAL COMPONENT OF A SHOULDER PROSTHESIS, AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH COMPOUND
JP4378552B1 (en) * 2008-07-22 2009-12-09 国立大学法人 東京大学 Ultrasonic probe support device
US8617175B2 (en) 2008-12-16 2013-12-31 Otismed Corporation Unicompartmental customized arthroplasty cutting jigs and methods of making the same
US9078755B2 (en) * 2009-02-25 2015-07-14 Zimmer, Inc. Ethnic-specific orthopaedic implants and custom cutting jigs
WO2010099360A1 (en) 2009-02-25 2010-09-02 Mohamed Rashwan Mahfouz Customized orthopaedic implants and related methods
AU2010327987B2 (en) 2009-12-11 2015-04-02 Conformis, Inc. Patient-specific and patient-engineered orthopedic implants
US8322384B2 (en) * 2010-03-05 2012-12-04 Whirlpool Corporation Select-fill dispensing system
US9375303B1 (en) * 2010-04-15 2016-06-28 Zimmer, Inc. Methods of ordering and manufacturing orthopedic components
US10512451B2 (en) * 2010-08-02 2019-12-24 Jointvue, Llc Method and apparatus for three dimensional reconstruction of a joint using ultrasound
WO2012030794A1 (en) * 2010-09-01 2012-03-08 Mayo Foundation For Medical Education And Research Method for optimization of joint arthroplasty component design
SG193484A1 (en) 2011-02-15 2013-10-30 Conformis Inc Patent-adapted and improved articular implants, designs, surgical procedures and related guide tools
JP6121406B2 (en) 2011-06-16 2017-04-26 スミス アンド ネフュー インコーポレイテッド Surgical alignment using criteria
US8483471B2 (en) * 2011-06-30 2013-07-09 General Electric Company Method and system for scatter correction in X-ray imaging
CA2845044C (en) * 2011-08-12 2023-03-28 Jointvue, Llc 3-d ultrasound imaging device and methods
WO2013056036A1 (en) * 2011-10-14 2013-04-18 Conformis, Inc. Methods and systems for identification, assessment, modeling, and repair of anatomical disparities in joint replacement
CA2852233C (en) * 2011-10-14 2023-08-08 Jointvue, Llc Real-time 3-d ultrasound reconstruction of knee and its implications for patient specific implants and 3-d joint injections
WO2013063043A1 (en) 2011-10-24 2013-05-02 Synvasive Technology, Inc. Knee balancing devices, systems and methods
US9913690B2 (en) * 2011-12-21 2018-03-13 Zimmer, Inc. System and method for pre-operatively determining desired alignment of a knee joint
US9408686B1 (en) 2012-01-20 2016-08-09 Conformis, Inc. Devices, systems and methods for manufacturing orthopedic implants
RU2635177C2 (en) * 2012-02-01 2017-11-09 Конинклейке Филипс Н.В. Device, method and program of object image marking
EP2624211A1 (en) 2012-02-06 2013-08-07 Samsung Medison Co., Ltd. Image processing apparatus and method
US11207132B2 (en) 2012-03-12 2021-12-28 Nuvasive, Inc. Systems and methods for performing spinal surgery
US10354377B2 (en) * 2012-04-11 2019-07-16 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Techniques for segmentation of lymph nodes, lung lesions and other solid or part-solid objects
US9811613B2 (en) 2012-05-01 2017-11-07 University Of Washington Through Its Center For Commercialization Fenestration template for endovascular repair of aortic aneurysms
WO2013185811A1 (en) * 2012-06-13 2013-12-19 Brainlab Ag Determining a range of motion of an artificial knee joint
US20150227679A1 (en) * 2012-07-12 2015-08-13 Ao Technology Ag Method for generating a graphical 3d computer model of at least one anatomical structure in a selectable pre-, intra-, or postoperative status
AU2013308460A1 (en) * 2012-08-31 2015-03-05 Smith & Nephew, Inc. Patient specific implant technology
US9636229B2 (en) 2012-09-20 2017-05-02 Conformis, Inc. Solid freeform fabrication of implant components
IN2015DN02636A (en) * 2012-09-21 2015-09-18 Conformis Inc
GB201217179D0 (en) * 2012-09-26 2012-11-07 Materialise Dental Nv A method and system for registration/alignment of 3D digital models
US9402637B2 (en) 2012-10-11 2016-08-02 Howmedica Osteonics Corporation Customized arthroplasty cutting guides and surgical methods using the same
US20150257889A1 (en) * 2012-11-07 2015-09-17 Hyung Wook Kang Femoral component for a femoral knee implant system
FI126174B (en) * 2012-12-04 2016-07-29 Valmet Automation Oy Measurement of tissue paper
CN103908346B (en) * 2012-12-31 2016-04-20 复旦大学 A kind of High Precision Automatic Use of Neuronavigation spatial registration method
US9387083B2 (en) 2013-01-30 2016-07-12 Conformis, Inc. Acquiring and utilizing kinematic information for patient-adapted implants, tools and surgical procedures
US9943370B2 (en) * 2013-01-30 2018-04-17 Conformis, Inc. Advanced methods and techniques for designing knee implant components
US20140218397A1 (en) * 2013-02-04 2014-08-07 Mckesson Financial Holdings Method and apparatus for providing virtual device planning
US9707086B2 (en) 2013-02-08 2017-07-18 Orthopaedic International, Inc. Total knee arthroplasty methods, systems, and instruments
US9204937B2 (en) 2013-02-19 2015-12-08 Stryker Trauma Gmbh Software for use with deformity correction
US9968408B1 (en) 2013-03-15 2018-05-15 Nuvasive, Inc. Spinal balance assessment
WO2014145406A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Curexo Technology Corporation Process for creating bone cavities for bone healing
WO2014172524A1 (en) 2013-04-18 2014-10-23 St. Jude Medical, Atrial Fibrillation Division, Inc. Systems and methods for visualizing and analyzing cardiac arrhythmias using 2-d planar projection and partially unfolded surface mapping processes
USD702349S1 (en) 2013-05-14 2014-04-08 Laboratories Bodycad Inc. Tibial prosthesis
USD752222S1 (en) 2013-05-14 2016-03-22 Laboratoires Bodycad Inc. Femoral prosthesis
US9305358B2 (en) * 2013-07-01 2016-04-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Medical image processing
US9443346B2 (en) * 2013-07-23 2016-09-13 Mako Surgical Corp. Method and system for X-ray image generation
US9501848B2 (en) 2013-09-03 2016-11-22 Adobe Systems Incorporated Fitting a parametric curve using maximum curvature
CN111281618A (en) * 2013-09-27 2020-06-16 联合创新技术有限责任公司 Reverse knee prosthesis
US9524510B2 (en) 2013-10-02 2016-12-20 Turn Inc. Adaptive fuzzy fallback stratified sampling for fast reporting and forecasting
US9848922B2 (en) 2013-10-09 2017-12-26 Nuvasive, Inc. Systems and methods for performing spine surgery
EP3628245A3 (en) 2013-10-10 2020-04-22 Imascap Method for designing and producing a shoulder surgery guide
JP6041781B2 (en) * 2013-10-11 2016-12-14 富士フイルム株式会社 MEDICAL IMAGE PROCESSING DEVICE, ITS OPERATION METHOD, AND MEDICAL IMAGE PROCESSING PROGRAM
EP3569199B1 (en) 2013-10-15 2023-11-22 TechMah Medical LLC Bone reconstruction and orthopedic implants
KR101594994B1 (en) * 2013-10-25 2016-02-17 광주과학기술원 Method and apparatus for generating 3-d knee joint image
EP3417816B1 (en) 2013-11-13 2024-05-29 Tornier Patient specific glenoid guide for attachment to a scapula of a patient
US9311570B2 (en) * 2013-12-06 2016-04-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of, and apparatus for, segmentation of structures in medical images
US10258256B2 (en) * 2014-12-09 2019-04-16 TechMah Medical Bone reconstruction and orthopedic implants
WO2015110282A1 (en) 2014-01-27 2015-07-30 Materialise N.V. Prediction of shapes
EP3102154B1 (en) * 2014-02-07 2018-05-30 Episurf IP Management AB Method for manufacturing a surgical kit for cartilage repair
US10261154B2 (en) * 2014-04-21 2019-04-16 Case Western Reserve University Nuclear magnetic resonance (NMR) fingerprinting tissue classification and image segmentation
US9727987B2 (en) * 2014-05-12 2017-08-08 Adobe Systems Incorporated Blending techniques for curve fitting
CN106572911B (en) * 2014-06-24 2020-07-21 国立大学法人爱媛大学 Artificial knee joint
EP3185809A4 (en) * 2014-08-01 2018-04-18 Smith & Nephew, Inc Providing implants for surgical procedures
US10433893B1 (en) 2014-10-17 2019-10-08 Nuvasive, Inc. Systems and methods for performing spine surgery
US20160262800A1 (en) 2015-02-13 2016-09-15 Nuvasive, Inc. Systems and methods for planning, performing, and assessing spinal correction during surgery
WO2016132164A1 (en) 2015-02-17 2016-08-25 Siemens Healthcare Gmbh Method and system for personalizing a vessel stent
AU2016253034A1 (en) 2015-04-23 2017-11-02 Aortica Corporation Devices and methods for anatomic mapping for prosthetic implants
US10743936B2 (en) 2015-05-08 2020-08-18 Smith & Nephew, Inc. Method and apparatus for judging implant orientation data
JP2018525045A (en) * 2015-05-28 2018-09-06 バイオメット マニュファクチャリング,リミティド ライアビリティ カンパニー Flexible planned kit knee protocol
CN107847283B (en) 2015-06-09 2022-02-22 直观外科手术操作公司 Configuring a surgical system using a surgical procedure atlas
WO2016201078A2 (en) 2015-06-09 2016-12-15 Mohamed Mahfouz Patient-specific instrumentation and methods for total ankle replacement
JP6979010B2 (en) 2015-07-08 2021-12-08 アオーティカ コーポレイション Devices and methods for anatomical mapping for prosthetic implants
WO2017019382A1 (en) 2015-07-24 2017-02-02 Zimmer, Inc. System and method to locate soft tissue for preoperative planning
US10474927B2 (en) * 2015-09-03 2019-11-12 Stc. Unm Accelerated precomputation of reduced deformable models
JP6392192B2 (en) 2015-09-29 2018-09-19 富士フイルム株式会社 Image registration device, method of operating image registration device, and program
CN108348340B (en) * 2015-09-30 2021-08-10 捷迈有限公司 Patient-specific instruments and methods for patellar resurfacing surgery
EP3166351A1 (en) * 2015-11-05 2017-05-10 Alcatel Lucent Support of emergency services over wlan access to 3gpp evolved packet core for unauthenticated users
EP3373834A4 (en) 2015-11-12 2019-07-31 Intuitive Surgical Operations Inc. Surgical system with training or assist functions
AU2016371425B2 (en) 2015-12-16 2021-09-02 Howmedica Osteonics Corp. Patient specific instruments and methods for joint prosthesis
EP3181050B1 (en) 2015-12-18 2020-02-12 Episurf IP Management AB System and method for creating a decision support material indicating damage to an anatomical joint
US11526988B2 (en) 2015-12-18 2022-12-13 Episurf Ip-Management Ab System and method for creating a decision support material indicating damage to an anatomical joint
US11331205B2 (en) 2016-01-25 2022-05-17 3Dmorphic Pty Ltd Method and system for designing and fabricating a customised device
US11051712B2 (en) * 2016-02-09 2021-07-06 Verily Life Sciences Llc Systems and methods for determining the location and orientation of implanted devices
US10463433B2 (en) 2016-03-02 2019-11-05 Nuvasive, Inc. Systems and methods for spinal correction surgical planning
US10898079B2 (en) * 2016-03-04 2021-01-26 University Of Manitoba Intravascular plaque detection in OCT images
WO2017160889A1 (en) * 2016-03-14 2017-09-21 Mahfouz, Mohamed, R. Ultra-wideband positioning for wireless ultrasound tracking and communication
EP3437590B1 (en) * 2016-03-31 2023-06-14 Chen Yang Prostheses for artificial knee replacement
US11135081B2 (en) 2016-05-03 2021-10-05 Icarus Medical, LLC Method for automating custom-fitting joint brace
US11458034B2 (en) 2016-05-03 2022-10-04 Icarus Medical, LLC Method for automating body part sizing
WO2017196817A1 (en) * 2016-05-10 2017-11-16 The General Hospital Corporation Systems and methods of implants to restore patient specific function
CN105748173B (en) * 2016-05-18 2017-09-29 陈琳琳 The preparation method and device of orbital reconstruction material
US10251705B2 (en) 2016-06-02 2019-04-09 Stryker European Holdings I, Llc Software for use with deformity correction
CN105963052A (en) * 2016-06-13 2016-09-28 广西医科大学 Method for making ossicle by means of 3D printing technology
CA2969998A1 (en) 2016-06-17 2017-12-17 Socovar, L.P. Limb sparing in mammals using patient-specific endoprostheses and cutting guides
US10792154B2 (en) 2016-06-17 2020-10-06 Socovar, L.P. Limb sparing in mammals using patient-specific endoprostheses and cutting guides
US10555774B1 (en) * 2016-07-05 2020-02-11 Smith & Nephew, Inc. Interactive anterior-posterior axis determination
WO2018009794A1 (en) 2016-07-08 2018-01-11 Biomet Manufacturing, Llc Reverse shoulder pre-operative planning
AU2017306141A1 (en) 2016-08-02 2019-03-07 Aortica Corporation Systems, devices, and methods for coupling a prosthetic implant to a fenestrated body
US10357369B2 (en) * 2016-08-04 2019-07-23 Shandong Weigao Orthopaedic Device Co. Ltd. Method for producing knee replacement implant and implant for knee replacement
CN106264731B (en) * 2016-10-11 2019-07-16 昆明医科大学第一附属医院 A method of based on the virtual knee joint single condyle displacement technique model construction of point-to-point registration technique
USD808524S1 (en) 2016-11-29 2018-01-23 Laboratoires Bodycad Inc. Femoral implant
US10874404B2 (en) 2016-12-30 2020-12-29 DePuy Synthes Products, Inc. Customized patient-specific surgical instruments and method
US10251654B2 (en) 2016-12-30 2019-04-09 DePuy Synthes Products, Inc. Customized patient-specific surgical instrument with metallic insert
CN106821552B (en) * 2017-01-23 2018-08-21 太原理工大学 A kind of design method of customized artificial knee joint prosthesis
AU2018236172B2 (en) 2017-03-13 2021-03-04 Zimmer, Inc. Augmented reality diagnosis guidance
EP4252697A3 (en) * 2017-03-14 2024-03-27 Stephen B. Murphy Systems and methods for determining leg length change during hip surgery
CN108618843A (en) * 2017-03-21 2018-10-09 上海博玛医疗科技有限公司 A kind of joint prosthesis Preoperative Method system and method based on computer aided technique
EP3379438A1 (en) * 2017-03-24 2018-09-26 Koninklijke Philips N.V. Customized implant creation
US10582968B2 (en) 2017-04-04 2020-03-10 Warsaw Orthopedic, Inc. Surgical implant bending system and method
US10646259B2 (en) 2017-04-05 2020-05-12 Warsaw Orthopedic, Inc. Surgical implant bending system and method
US10524846B2 (en) 2017-04-05 2020-01-07 Warsaw Orthopedic, Inc. Surgical implant bending system and method
US10405935B2 (en) 2017-04-05 2019-09-10 Warsaw Orthopedic, Inc. Surgical implant bending system and method
EP3398551A1 (en) 2017-05-03 2018-11-07 Stryker European Holdings I, LLC Methods of pose estimation of three-dimensional bone models in surgical planning a total ankle replacement
AU2018203343B2 (en) 2017-05-15 2023-04-27 Howmedica Osteonics Corp. Patellofemoral implant
US10940666B2 (en) 2017-05-26 2021-03-09 Howmedica Osteonics Corp. Packaging structures and additive manufacturing thereof
US11250561B2 (en) 2017-06-16 2022-02-15 Episurf Ip-Management Ab Determination and visualization of damage to an anatomical joint
US10551458B2 (en) 2017-06-29 2020-02-04 General Electric Company Method and systems for iteratively reconstructing multi-shot, multi-acquisition MRI data
WO2019014281A1 (en) 2017-07-11 2019-01-17 Tornier, Inc. Patient specific humeral cutting guides
CA3069517A1 (en) 2017-07-11 2019-01-17 Tornier, Inc. Guides and instruments for improving accuracy of glenoid implant placement
US11166764B2 (en) 2017-07-27 2021-11-09 Carlsmed, Inc. Systems and methods for assisting and augmenting surgical procedures
US11432877B2 (en) 2017-08-02 2022-09-06 Medtech S.A. Surgical field camera system that only uses images from cameras with an unobstructed sight line for tracking
EP3687445A2 (en) 2017-09-25 2020-08-05 Aortica Corporation Systems, devices, and methods for coupling a prosthetic implant to a fenestrated body
CN107714078B (en) * 2017-09-29 2020-09-08 上海市同济医院 Method and system for positioning three-dimensional positions of plants in bones and joints by using structural features
CN107822745A (en) * 2017-10-31 2018-03-23 李威 The method of precision customized knee-joint prosthesis
US11134862B2 (en) 2017-11-10 2021-10-05 Globus Medical, Inc. Methods of selecting surgical implants and related devices
DE102017221830A1 (en) * 2017-12-04 2019-06-06 Siemens Healthcare Gmbh Characterization of a disruptive body within an examination object based on a medical image data set
US10987175B2 (en) 2017-12-06 2021-04-27 Medtech S.A. Robotic shoulder repair and reconstruction
DE102017222368A1 (en) * 2017-12-11 2019-06-13 Rwth Aachen Operation planning system for the reconstruction of missing or damaged bone parts
US10537343B2 (en) 2018-01-24 2020-01-21 DePuy Synthes Products, Inc. Low-profile metallic customized patient-specific orthopaedic surgical instruments
US10716581B2 (en) 2018-01-24 2020-07-21 DePuy Synthes Products, Inc. Method of designing and manufacturing low-profile customized patient-specific orthopaedic surgical instruments
US10631878B2 (en) 2018-01-24 2020-04-28 DePuy Synthes Products, Inc. Customized patient-specific anterior-posterior chamfer block and method
US11432943B2 (en) 2018-03-14 2022-09-06 Carlsmed, Inc. Systems and methods for orthopedic implant fixation
US20210012492A1 (en) * 2018-03-21 2021-01-14 Vikas KARADE Systems and methods for obtaining 3-d images from x-ray information for deformed elongate bones
US11439514B2 (en) 2018-04-16 2022-09-13 Carlsmed, Inc. Systems and methods for orthopedic implant fixation
EP3781333A4 (en) 2018-04-17 2021-12-29 Stryker European Holdings I, LLC On-demand implant customization in a surgical setting
US11638569B2 (en) 2018-06-08 2023-05-02 Rutgers, The State University Of New Jersey Computer vision systems and methods for real-time needle detection, enhancement and localization in ultrasound
AU2019289081B2 (en) 2018-06-19 2022-02-24 Howmedica Osteonics Corp. Mixed reality-aided education related to orthopedic surgical procedures
US11510737B2 (en) 2018-06-21 2022-11-29 Mako Surgical Corp. Patella tracking
JP7032533B2 (en) * 2018-07-13 2022-03-08 古野電気株式会社 Ultrasound imaging device, ultrasound imaging system, ultrasound imaging method and ultrasound imaging program
USD958151S1 (en) 2018-07-30 2022-07-19 Carlsmed, Inc. Display screen with a graphical user interface for surgical planning
EP3836843A4 (en) * 2018-08-13 2022-02-16 Rutgers, the State University of New Jersey Computer vision systems and methods for real-time localization of needles in ultrasound images
CN112770691B (en) 2018-09-05 2024-09-20 捷迈拜欧米特Cmf和胸腔有限公司 Fiducial marker with feedback for robotic surgery
JP2022500217A (en) 2018-09-12 2022-01-04 カールスメッド インコーポレイテッド Systems and methods for orthopedic implants
US11547482B2 (en) 2018-12-13 2023-01-10 Mako Surgical Corp. Techniques for patient-specific morphing of virtual boundaries
US11645749B2 (en) 2018-12-14 2023-05-09 Episurf Ip-Management Ab Determination and visualization of damage to an anatomical joint
US10832392B2 (en) * 2018-12-19 2020-11-10 Siemens Healthcare Gmbh Method, learning apparatus, and medical imaging apparatus for registration of images
CN109662716B (en) * 2018-12-19 2021-10-22 上海联影医疗科技股份有限公司 Cartilage thickness measuring method, cartilage thickness measuring device, computer equipment and storage medium
US11433545B2 (en) * 2019-02-17 2022-09-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Robotic vision
GB2581957B (en) * 2019-02-20 2022-11-09 Imperial College Innovations Ltd Image processing to determine object thickness
KR102207824B1 (en) * 2019-03-05 2021-01-26 뉴로핏 주식회사 Method and apparatus for brain image correction using brain structure
WO2020205247A1 (en) 2019-03-29 2020-10-08 Tornier, Inc. Pre-morbid characterization of anatomical object using statistical shape modeling (ssm)
US12062183B2 (en) 2019-03-29 2024-08-13 Howmedica Osteonics Corp. Closed surface fitting for segmentation of orthopedic medical image data
US20220202496A1 (en) * 2019-05-20 2022-06-30 Howmedica Osteonics Corp. Automated planning of shoulder stability enhancement surgeries
US11547523B2 (en) 2019-07-10 2023-01-10 Medtech S.A. Universal instrument holder and guide for robotic surgery
WO2021021517A1 (en) * 2019-07-31 2021-02-04 The Johns Hopkins University Customization of an orthopaedic implant
US20220245812A1 (en) * 2019-08-06 2022-08-04 The Johns Hopkins University Platform to detect patient health condition based on images of physiological activity of a patient
WO2021051098A1 (en) 2019-09-13 2021-03-18 Inmotus Medical Llc Patient-specific surgical methods and instrumentation
US11986251B2 (en) 2019-09-13 2024-05-21 Treace Medical Concepts, Inc. Patient-specific osteotomy instrumentation
US20210113275A1 (en) 2019-10-18 2021-04-22 Medtech S.A. Depth control instrument guide for robotic surgery
CN111127488B (en) * 2019-12-29 2022-10-14 兰州理工大学 Method for automatically constructing patient anatomical structure model based on statistical shape model
US10902944B1 (en) 2020-01-06 2021-01-26 Carlsmed, Inc. Patient-specific medical procedures and devices, and associated systems and methods
US11376076B2 (en) 2020-01-06 2022-07-05 Carlsmed, Inc. Patient-specific medical systems, devices, and methods
AU2021211238A1 (en) * 2020-01-22 2022-08-18 Symbios Orthopédie S.A. Anatomic knee prosthesis and designing method
CN111341450B (en) * 2020-03-01 2024-03-05 海军军医大学第一附属医院第二军医大学第一附属医院上海长海医院 Artificial intelligence-based spine deformity correction prediction method, device and terminal
US11918237B2 (en) 2020-03-02 2024-03-05 Orthosoft Ulc Systems and methods for robotic ankle arthroplasty
US11801062B2 (en) 2020-03-02 2023-10-31 Orthosoft Ulc Systems and methods for co-operative control of robotically-positioned surgical instruments
AU2021202188B2 (en) 2020-04-16 2022-08-18 Orthosoft Ulc Devices and methods for posterior resection in robotically assisted partial knee arthroplasties
US11621086B2 (en) 2020-06-04 2023-04-04 Episurf Ip-Management Ab Customization of individualized implant
EP4192392A4 (en) * 2020-08-07 2024-08-21 Ohio State Innovation Foundation Systems and methods for point-of-need manufacturing
EP3984489A1 (en) 2020-10-14 2022-04-20 Orthosoft, Inc. Quick connect for robotic surgery
WO2022094076A1 (en) 2020-10-30 2022-05-05 Mako Surgical Corp. Robotic surgical system with cut selection logic
US12042229B2 (en) 2020-12-14 2024-07-23 Zimmer, Inc. Patient-specific orthopedic implants and procedures using bone density
CN112807024B (en) * 2021-01-28 2022-05-24 清华大学 Ultrasonic image quantitative evaluation system
EP4302310A1 (en) * 2021-03-01 2024-01-10 New York Society for the Relief of the Ruptured and Crippled, Maintaining the Hospital for Special Surgery Predicting implant size in arthroplasty using demographic variables
US20220293244A1 (en) * 2021-03-09 2022-09-15 Washington University Methods and systems for resting state fmri brain mapping with reduced imaging time
US20220415473A1 (en) 2021-06-24 2022-12-29 Medtech S.A. Instrument identification for surgical robot
AU2022335158A1 (en) * 2021-08-25 2024-02-22 3Dmorphic Pty Ltd A method and medical implant
US12076094B2 (en) 2021-09-01 2024-09-03 Orthosoft Ulc Fluoroscopic robotic prosthetic implant system and methods
WO2023055761A1 (en) * 2021-09-28 2023-04-06 Vanderbilt University Method and system for automatic segmentation of structures of interest in mr images using a weighted active shape model
US11443838B1 (en) 2022-02-23 2022-09-13 Carlsmed, Inc. Non-fungible token systems and methods for storing and accessing healthcare data
WO2023172621A1 (en) * 2022-03-08 2023-09-14 Howmedica Osteonics Corp. Automated recommendation of orthopedic prostheses based on machine learning
WO2023200562A1 (en) 2022-04-12 2023-10-19 Zimmer, Inc. Patient-specific orthopedic implant evaluation
US20240008926A1 (en) 2022-07-08 2024-01-11 Orthosoft Ulc Computer-assisted shoulder surgery and method
WO2024010766A1 (en) 2022-07-08 2024-01-11 Biomet Manufacturing, Llc Stemless orthopedic implants with sensors
WO2024044169A1 (en) * 2022-08-24 2024-02-29 Think Surgical, Inc. Method for determining optimal bone resection
US11806241B1 (en) 2022-09-22 2023-11-07 Carlsmed, Inc. System for manufacturing and pre-operative inspecting of patient-specific implants
US20240164841A1 (en) 2022-11-18 2024-05-23 Orthosoft Ulc Systems and methods for trochlear notch avoidance
US11793577B1 (en) 2023-01-27 2023-10-24 Carlsmed, Inc. Techniques to map three-dimensional human anatomy data to two-dimensional human anatomy data
CN116245839B (en) * 2023-02-24 2023-09-29 北京纳通医用机器人科技有限公司 Knee joint cartilage segmentation method, device, equipment and medium
CN117860206B (en) * 2024-03-12 2024-06-04 北京森之高科科技有限公司 Muscle bone ultrasonic force position detection mechanism, detection device and detection equipment

Family Cites Families (223)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4841975A (en) 1987-04-15 1989-06-27 Cemax, Inc. Preoperative planning of bone cuts and joint replacement using radiant energy scan imaging
US5098383A (en) 1990-02-08 1992-03-24 Artifax Ltd. Device for orienting appliances, prostheses, and instrumentation in medical procedures and methods of making same
EP0531081A1 (en) 1991-09-03 1993-03-10 General Electric Company Tracking system to follow the position and orientation of a device with radiofrequency fields
DE69319587T2 (en) 1992-02-20 1999-04-01 Synvasive Technology, Inc., El Dorado Hills, Calif. SURGICAL CUTTING BLOCK
BE1008372A3 (en) 1994-04-19 1996-04-02 Materialise Nv METHOD FOR MANUFACTURING A perfected MEDICAL MODEL BASED ON DIGITAL IMAGE INFORMATION OF A BODY.
US5609643A (en) * 1995-03-13 1997-03-11 Johnson & Johnson Professional, Inc. Knee joint prosthesis
US5682886A (en) 1995-12-26 1997-11-04 Musculographics Inc Computer-assisted surgical system
JPH1049021A (en) 1996-08-07 1998-02-20 Minolta Co Ltd Image forming device
US7468075B2 (en) 2001-05-25 2008-12-23 Conformis, Inc. Methods and compositions for articular repair
US20110071802A1 (en) 2009-02-25 2011-03-24 Ray Bojarski Patient-adapted and improved articular implants, designs and related guide tools
US8234097B2 (en) 2001-05-25 2012-07-31 Conformis, Inc. Automated systems for manufacturing patient-specific orthopedic implants and instrumentation
US20110071645A1 (en) 2009-02-25 2011-03-24 Ray Bojarski Patient-adapted and improved articular implants, designs and related guide tools
US8735773B2 (en) 2007-02-14 2014-05-27 Conformis, Inc. Implant device and method for manufacture
US8480754B2 (en) 2001-05-25 2013-07-09 Conformis, Inc. Patient-adapted and improved articular implants, designs and related guide tools
US8545569B2 (en) 2001-05-25 2013-10-01 Conformis, Inc. Patient selectable knee arthroplasty devices
US8556983B2 (en) 2001-05-25 2013-10-15 Conformis, Inc. Patient-adapted and improved orthopedic implants, designs and related tools
US8771365B2 (en) 2009-02-25 2014-07-08 Conformis, Inc. Patient-adapted and improved orthopedic implants, designs, and related tools
US7534263B2 (en) 2001-05-25 2009-05-19 Conformis, Inc. Surgical tools facilitating increased accuracy, speed and simplicity in performing joint arthroplasty
US9603711B2 (en) 2001-05-25 2017-03-28 Conformis, Inc. Patient-adapted and improved articular implants, designs and related guide tools
US7618451B2 (en) 2001-05-25 2009-11-17 Conformis, Inc. Patient selectable joint arthroplasty devices and surgical tools facilitating increased accuracy, speed and simplicity in performing total and partial joint arthroplasty
US8083745B2 (en) 2001-05-25 2011-12-27 Conformis, Inc. Surgical tools for arthroplasty
US8882847B2 (en) 2001-05-25 2014-11-11 Conformis, Inc. Patient selectable knee joint arthroplasty devices
US8066708B2 (en) 2001-05-25 2011-11-29 Conformis, Inc. Patient selectable joint arthroplasty devices and surgical tools
US20090222103A1 (en) 2001-05-25 2009-09-03 Conformis, Inc. Articular Implants Providing Lower Adjacent Cartilage Wear
US20070233269A1 (en) 2001-05-25 2007-10-04 Conformis, Inc. Interpositional Joint Implant
US5916219A (en) 1997-02-10 1999-06-29 Matsuno; Shigeo Tibial plateau resection guide
US5951475A (en) * 1997-09-25 1999-09-14 International Business Machines Corporation Methods and apparatus for registering CT-scan data to multiple fluoroscopic images
AU772012B2 (en) 1998-09-14 2004-04-08 Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Assessing the condition of a joint and preventing damage
US7184814B2 (en) * 1998-09-14 2007-02-27 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Assessing the condition of a joint and assessing cartilage loss
US7239908B1 (en) * 1998-09-14 2007-07-03 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Assessing the condition of a joint and devising treatment
JP3049021B2 (en) * 1998-11-05 2000-06-05 五大株式会社 Image processing apparatus, image processing method, and recording medium recording image processing program
FR2796836B1 (en) * 1999-07-26 2002-03-22 Michel Bercovy NEW KNEE PROSTHESIS
US8644907B2 (en) 1999-10-28 2014-02-04 Medtronic Navigaton, Inc. Method and apparatus for surgical navigation
US7013191B2 (en) * 1999-11-30 2006-03-14 Orametrix, Inc. Interactive orthodontic care system based on intra-oral scanning of teeth
US7635390B1 (en) 2000-01-14 2009-12-22 Marctec, Llc Joint replacement component having a modular articulating surface
US7065242B2 (en) 2000-03-28 2006-06-20 Viewpoint Corporation System and method of three-dimensional image capture and modeling
US6701174B1 (en) 2000-04-07 2004-03-02 Carnegie Mellon University Computer-aided bone distraction
US6711432B1 (en) * 2000-10-23 2004-03-23 Carnegie Mellon University Computer-aided orthopedic surgery
US20040068187A1 (en) * 2000-04-07 2004-04-08 Krause Norman M. Computer-aided orthopedic surgery
US8177841B2 (en) 2000-05-01 2012-05-15 Arthrosurface Inc. System and method for joint resurface repair
WO2002022014A1 (en) * 2000-09-14 2002-03-21 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Assessing the condition of a joint and devising treatment
DE60136549D1 (en) * 2000-09-14 2008-12-24 Univ R METHOD FOR MANIPULATING MEDICAL IMAGES
EP1437102B1 (en) 2000-09-18 2005-12-07 Fuji Photo Film Co., Ltd. Artificial bone template storage system and recording medium
JP2002085435A (en) 2000-09-18 2002-03-26 Fuji Photo Film Co Ltd Artificial bone selecting device
FR2816200A1 (en) * 2000-11-06 2002-05-10 Praxim DETERMINING THE POSITION OF A KNEE PROSTHESIS
AU2007202573A1 (en) 2001-05-25 2007-06-28 Conformis, Inc. Methods and compositions for articular resurfacing
US20070156171A1 (en) 2001-05-25 2007-07-05 Conformis, Inc. Implant Grasper
US8439926B2 (en) 2001-05-25 2013-05-14 Conformis, Inc. Patient selectable joint arthroplasty devices and surgical tools
US20130211531A1 (en) 2001-05-25 2013-08-15 Conformis, Inc. Patient-adapted and improved articular implants, designs and related guide tools
US8951260B2 (en) 2001-05-25 2015-02-10 Conformis, Inc. Surgical cutting guide
CA2447694A1 (en) 2001-05-25 2002-12-05 Imaging Therapeutics, Inc. Methods and compositions for articular resurfacing
US6610096B2 (en) 2001-08-22 2003-08-26 Macdonald Stuart G. Prosthetic implants having enhanced utility
JP2003271749A (en) * 2002-03-18 2003-09-26 Fuji Photo Film Co Ltd Surgical operation assistance system
US8801720B2 (en) 2002-05-15 2014-08-12 Otismed Corporation Total joint arthroplasty system
FI116750B (en) * 2002-08-28 2006-02-15 Instrumentarium Corp Procedure and arrangement of medical x-rays
US8965075B2 (en) 2002-09-16 2015-02-24 Imatx, Inc. System and method for predicting future fractures
CN1728976A (en) 2002-10-07 2006-02-01 康复米斯公司 Minimally invasive joint implant with 3-dimensional geometry matching the articular surfaces
DE60336002D1 (en) 2002-10-07 2011-03-24 Conformis Inc MINIMALLY INVASIVE JOINT IMPLANT WITH A THREE-DIMENSIONAL GEOMETRY TAILORED TO THE JOINTS
US7796791B2 (en) 2002-11-07 2010-09-14 Conformis, Inc. Methods for determining meniscal size and shape and for devising treatment
US6770099B2 (en) 2002-11-19 2004-08-03 Zimmer Technology, Inc. Femoral prosthesis
CA2506849A1 (en) 2002-12-04 2004-06-17 Konstantinos Tsougarakis Fusion of multiple imaging planes for isotropic imaging in mri and quantitative image analysis using isotropic or near-isotropic imaging
JP2004202126A (en) * 2002-12-26 2004-07-22 Next:Kk Method for forming artificial bone
US7542791B2 (en) 2003-01-30 2009-06-02 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for preplanning a surgical procedure
US20050010444A1 (en) 2003-06-06 2005-01-13 Iliff Edwin C. System and method for assisting medical diagnosis using an anatomic system and cause matrix
US8290564B2 (en) * 2003-09-19 2012-10-16 Imatx, Inc. Method for bone structure prognosis and simulated bone remodeling
KR101229206B1 (en) 2003-10-14 2013-02-01 베르선 Lead molecule cross-reaction prediction and optimization system
AU2011203237B2 (en) 2003-11-25 2012-06-14 Conformis, Inc. Patient selectable knee joint arthroplasty devices
EP1694208A2 (en) 2003-11-26 2006-08-30 Viatronix Incorporated Systems and methods for automated segmentation, visualization and analysis of medical images
US8175683B2 (en) 2003-12-30 2012-05-08 Depuy Products, Inc. System and method of designing and manufacturing customized instrumentation for accurate implantation of prosthesis by utilizing computed tomography data
DE102004003381B4 (en) * 2004-01-22 2007-02-01 Siemens Ag Method for determining the position of a layer in an investigation area, in which layer a tomographic image is to be taken
AR043908A1 (en) * 2004-02-27 2005-08-17 Morhac Martin Jorge Dr MEDIAL OR SIDE FEMORAL COMPONENT AND MEDIAL-SIDE UNICOMPARTIMENTAL PROTECTION OF KNEE
US7383164B2 (en) 2004-03-05 2008-06-03 Depuy Products, Inc. System and method for designing a physiometric implant system
JP2005287813A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Optimal shape search system for artificial medical material
JP2007537816A (en) 2004-05-17 2007-12-27 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Medical imaging system for mapping the structure of an object
US20060111722A1 (en) 2004-11-19 2006-05-25 Hacene Bouadi Surgical cutting tool
US8055487B2 (en) 2005-02-22 2011-11-08 Smith & Nephew, Inc. Interactive orthopaedic biomechanics system
JP4507097B2 (en) 2005-03-24 2010-07-21 国立大学法人大阪大学 Implant three-dimensional surgical planning system based on optimal balance between morphological and functional evaluation
GB0514554D0 (en) 2005-07-15 2005-08-24 Materialise Nv Method for (semi-) automatic dental implant planning
US20070073136A1 (en) * 2005-09-15 2007-03-29 Robert Metzger Bone milling with image guided surgery
US20070081706A1 (en) * 2005-09-28 2007-04-12 Xiang Zhou Systems and methods for computer aided diagnosis and decision support in whole-body imaging
EP3187153A3 (en) 2005-09-30 2017-09-20 ConforMIS, Inc. Bearing implant
WO2007045000A2 (en) 2005-10-14 2007-04-19 Vantus Technology Corporation Personal fit medical implants and orthopedic surgical instruments and methods for making
DE102005052993B4 (en) * 2005-11-07 2014-08-21 Siemens Aktiengesellschaft Method for the automated evaluation of a three-dimensional image of a side-symmetrical organ system
US20070113243A1 (en) 2005-11-17 2007-05-17 Brey Thomas A Targeted advertising system and method
EP2520255B1 (en) 2005-11-21 2016-06-15 Vertegen, Inc. Methods for treating facet joints, uncovertebral joints, costovertebral joints and other joints
DE102005056081A1 (en) 2005-11-24 2007-06-06 Siemens Ag Workflow generating method for medical treatment, involves evaluating medical investigation for answering generated diagnostic question, and generating workflows based on initial symptom list of patient and/or answer
US20070179626A1 (en) * 2005-11-30 2007-08-02 De La Barrera Jose L M Functional joint arthroplasty method
US8211181B2 (en) * 2005-12-14 2012-07-03 New York University Surface guided knee replacement
US7357057B2 (en) 2006-01-06 2008-04-15 Tung-Lung Chiang Paper cutter
US8623026B2 (en) 2006-02-06 2014-01-07 Conformis, Inc. Patient selectable joint arthroplasty devices and surgical tools incorporating anatomical relief
US8219177B2 (en) * 2006-02-16 2012-07-10 Catholic Healthcare West Method and system for performing invasive medical procedures using a surgical robot
US9808262B2 (en) 2006-02-15 2017-11-07 Howmedica Osteonics Corporation Arthroplasty devices and related methods
EP2007291A2 (en) * 2006-02-15 2008-12-31 Otismed Corp. Arthroplasty jigs and related methods
US8298237B2 (en) 2006-06-09 2012-10-30 Biomet Manufacturing Corp. Patient-specific alignment guide for multiple incisions
US8608749B2 (en) 2006-02-27 2013-12-17 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific acetabular guides and associated instruments
US8241293B2 (en) 2006-02-27 2012-08-14 Biomet Manufacturing Corp. Patient specific high tibia osteotomy
US8858561B2 (en) 2006-06-09 2014-10-14 Blomet Manufacturing, LLC Patient-specific alignment guide
US8864769B2 (en) 2006-02-27 2014-10-21 Biomet Manufacturing, Llc Alignment guides with patient-specific anchoring elements
US8092465B2 (en) 2006-06-09 2012-01-10 Biomet Manufacturing Corp. Patient specific knee alignment guide and associated method
US8133234B2 (en) 2006-02-27 2012-03-13 Biomet Manufacturing Corp. Patient specific acetabular guide and method
US9113971B2 (en) 2006-02-27 2015-08-25 Biomet Manufacturing, Llc Femoral acetabular impingement guide
US20110172672A1 (en) 2006-02-27 2011-07-14 Biomet Manufacturing Corp. Instrument with transparent portion for use with patient-specific alignment guide
US8377066B2 (en) 2006-02-27 2013-02-19 Biomet Manufacturing Corp. Patient-specific elbow guides and associated methods
US8282646B2 (en) 2006-02-27 2012-10-09 Biomet Manufacturing Corp. Patient specific knee alignment guide and associated method
US9339278B2 (en) 2006-02-27 2016-05-17 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific acetabular guides and associated instruments
US7967868B2 (en) * 2007-04-17 2011-06-28 Biomet Manufacturing Corp. Patient-modified implant and associated method
US10278711B2 (en) 2006-02-27 2019-05-07 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific femoral guide
US8070752B2 (en) 2006-02-27 2011-12-06 Biomet Manufacturing Corp. Patient specific alignment guide and inter-operative adjustment
US8591516B2 (en) 2006-02-27 2013-11-26 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific orthopedic instruments
US8603180B2 (en) 2006-02-27 2013-12-10 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific acetabular alignment guides
US9173661B2 (en) 2006-02-27 2015-11-03 Biomet Manufacturing, Llc Patient specific alignment guide with cutting surface and laser indicator
US9289253B2 (en) 2006-02-27 2016-03-22 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific shoulder guide
US8608748B2 (en) 2006-02-27 2013-12-17 Biomet Manufacturing, Llc Patient specific guides
US8535387B2 (en) 2006-02-27 2013-09-17 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific tools and implants
CA2645559C (en) * 2006-03-13 2016-04-12 Mako Surgical Corp. Prosthetic device and system and method for implanting prosthetic device
EP2001411B1 (en) * 2006-03-17 2013-05-01 Zimmer, Inc. Methods of predetermining the contour of a resected bone surface and assessing the fit of a prosthesis on the bone
US7949386B2 (en) * 2006-03-21 2011-05-24 A2 Surgical Computer-aided osteoplasty surgery system
EP1996121A2 (en) 2006-03-21 2008-12-03 Conformis, Inc. Interpositional joint implant
US8150497B2 (en) 2006-09-08 2012-04-03 Medtronic, Inc. System for navigating a planned procedure within a body
US7620147B2 (en) * 2006-12-13 2009-11-17 Oraya Therapeutics, Inc. Orthovoltage radiotherapy
US7496174B2 (en) * 2006-10-16 2009-02-24 Oraya Therapeutics, Inc. Portable orthovoltage radiotherapy
US8460302B2 (en) 2006-12-18 2013-06-11 Otismed Corporation Arthroplasty devices and related methods
US8050473B2 (en) * 2007-02-13 2011-11-01 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Segmentation method using an oriented active shape model
WO2008101090A2 (en) 2007-02-14 2008-08-21 Conformis, Inc. Implant device and method for manufacture
WO2008112996A1 (en) 2007-03-14 2008-09-18 Conformis, Inc. Surgical tools for arthroplasty
GB2447702A (en) 2007-03-23 2008-09-24 Univ Leeds Surgical bone cutting template
IN2009DN07395A (en) 2007-05-14 2015-07-24 Univ Kingston
GB0712290D0 (en) 2007-06-25 2007-08-01 Depuy Orthopaedie Gmbh Surgical instrument
US8382765B2 (en) * 2007-08-07 2013-02-26 Stryker Leibinger Gmbh & Co. Kg. Method of and system for planning a surgery
US8831302B2 (en) 2007-08-17 2014-09-09 Mohamed Rashwan Mahfouz Implant design analysis suite
US10028722B2 (en) * 2007-09-25 2018-07-24 Hospital For Special Surgery Methods and apparatus for assisting cartilage diagnostic and therapeutic procedures
US20090088763A1 (en) 2007-09-30 2009-04-02 Aram Luke J Customized Patient-Specific Bone Cutting Block with External Reference
US8460303B2 (en) 2007-10-25 2013-06-11 Otismed Corporation Arthroplasty systems and devices, and related methods
US10582934B2 (en) 2007-11-27 2020-03-10 Howmedica Osteonics Corporation Generating MRI images usable for the creation of 3D bone models employed to make customized arthroplasty jigs
US8221430B2 (en) 2007-12-18 2012-07-17 Otismed Corporation System and method for manufacturing arthroplasty jigs
US8737700B2 (en) 2007-12-18 2014-05-27 Otismed Corporation Preoperatively planning an arthroplasty procedure and generating a corresponding patient specific arthroplasty resection guide
US8480679B2 (en) 2008-04-29 2013-07-09 Otismed Corporation Generation of a computerized bone model representative of a pre-degenerated state and useable in the design and manufacture of arthroplasty devices
US8160345B2 (en) * 2008-04-30 2012-04-17 Otismed Corporation System and method for image segmentation in generating computer models of a joint to undergo arthroplasty
US8777875B2 (en) * 2008-07-23 2014-07-15 Otismed Corporation System and method for manufacturing arthroplasty jigs having improved mating accuracy
US8715291B2 (en) 2007-12-18 2014-05-06 Otismed Corporation Arthroplasty system and related methods
US8545509B2 (en) 2007-12-18 2013-10-01 Otismed Corporation Arthroplasty system and related methods
US8617171B2 (en) 2007-12-18 2013-12-31 Otismed Corporation Preoperatively planning an arthroplasty procedure and generating a corresponding patient specific arthroplasty resection guide
US7801271B2 (en) * 2007-12-23 2010-09-21 Oraya Therapeutics, Inc. Methods and devices for orthovoltage ocular radiotherapy and treatment planning
KR100901524B1 (en) * 2008-01-08 2009-06-08 주식회사 코렌텍 Artificial knee joint apparatus having plural curvatures at a femoral component
AU2009210884A1 (en) * 2008-02-04 2009-08-13 Auckland Uniservices Ltd. Integrated-model musculoskeletal therapies
GB0803514D0 (en) 2008-02-27 2008-04-02 Depuy Int Ltd Customised surgical apparatus
US8734455B2 (en) 2008-02-29 2014-05-27 Otismed Corporation Hip resurfacing surgical guide tool
EP2271286B1 (en) 2008-03-03 2017-09-13 Smith & Nephew, Inc. Low profile patient specific cutting blocks for a knee joint
US8682052B2 (en) 2008-03-05 2014-03-25 Conformis, Inc. Implants for altering wear patterns of articular surfaces
WO2009111639A1 (en) 2008-03-05 2009-09-11 Conformis, Inc. Patient selectable joint arthroplasty devices and surgical tools
CA2717760C (en) 2008-03-05 2016-03-29 Conformis, Inc. Edge-matched articular implant
JP5138431B2 (en) * 2008-03-17 2013-02-06 富士フイルム株式会社 Image analysis apparatus and method, and program
AU2009246474B2 (en) 2008-05-12 2015-04-16 Conformis, Inc. Devices and methods for treatment of facet and other joints
US8617175B2 (en) 2008-12-16 2013-12-31 Otismed Corporation Unicompartmental customized arthroplasty cutting jigs and methods of making the same
US8644568B1 (en) * 2008-07-25 2014-02-04 O.N.Diagnostics, LLC Automated patient-specific bone-implant biomechanical analysis
US8078440B2 (en) 2008-09-19 2011-12-13 Smith & Nephew, Inc. Operatively tuning implants for increased performance
US8992538B2 (en) 2008-09-30 2015-03-31 DePuy Synthes Products, Inc. Customized patient-specific acetabular orthopaedic surgical instrument and method of use and fabrication
US20100185202A1 (en) 2009-01-16 2010-07-22 Lester Mark B Customized patient-specific patella resectioning guide
US9017334B2 (en) 2009-02-24 2015-04-28 Microport Orthopedics Holdings Inc. Patient specific surgical guide locator and mount
WO2010099360A1 (en) * 2009-02-25 2010-09-02 Mohamed Rashwan Mahfouz Customized orthopaedic implants and related methods
AU2010217903B2 (en) 2009-02-25 2015-12-10 Conformis, Inc. Patient-adapted and improved orthopedic implants, designs and related tools
US20100217270A1 (en) 2009-02-25 2010-08-26 Conformis, Inc. Integrated Production of Patient-Specific Implants and Instrumentation
WO2010120346A1 (en) 2009-04-13 2010-10-21 George John Lian Custom radiographically designed cutting guides and instruments for use in total ankle replacement surgery
EP2419035B1 (en) 2009-04-16 2017-07-05 ConforMIS, Inc. Patient-specific joint arthroplasty methods for ligament repair
EP2429422A1 (en) 2009-05-07 2012-03-21 Smith&Nephew, Inc. Patient specific alignment guide for a proximal femur
US9889023B2 (en) 2009-06-17 2018-02-13 University Of Bern Methods and devices for patient-specific acetabular component alignment in total hip arthroplasty
US8414591B2 (en) 2009-07-17 2013-04-09 Materialise N.V. Surgical guiding tool, methods for manufacture and uses thereof
US10307256B2 (en) 2009-07-27 2019-06-04 Biomet Manufacturing, Llc Knee replacement system and method for enabling natural knee movement
DE102009028503B4 (en) 2009-08-13 2013-11-14 Biomet Manufacturing Corp. Resection template for the resection of bones, method for producing such a resection template and operation set for performing knee joint surgery
US8876830B2 (en) 2009-08-13 2014-11-04 Zimmer, Inc. Virtual implant placement in the OR
BR112012008058B1 (en) 2009-08-26 2020-01-14 Conformis Inc patient-specific orthopedic implants and models
BR112012005527A2 (en) 2009-09-10 2016-04-26 Blue Ortho alignment guide for use in computer aided orthopedic surgery to prepare a bone element for an implant
CA2778057C (en) 2009-10-29 2019-02-19 Zimmer, Inc. Patient-specific mill guide
US20130146673A1 (en) 2009-11-04 2013-06-13 Graco Minnesota Inc. Integrated valving rod lubrication cartridge
CA2779283A1 (en) 2009-11-04 2011-05-12 Conformis, Inc. Patient-adapted and improved orthopedic implants, designs and related tools
EP2501340B1 (en) 2009-11-16 2017-01-18 New York Society for the Ruptured and Crippled Maintaining the Hospital for Special Surgery Prosthetic condylar joints with articulating bearing surfaces having a translating contact point during rotation thereof
JP2013510692A (en) 2009-11-17 2013-03-28 クィーンズ ユニバーシティー アット キングストン Patient-specific guide for acetabular cup placement
EP2512380B1 (en) 2009-12-09 2016-08-17 The General Hospital Corporation d/b/a Massachusetts General Hospital Implant for restoring normal range of flexion and kinematics of the knee
AU2010327987B2 (en) 2009-12-11 2015-04-02 Conformis, Inc. Patient-specific and patient-engineered orthopedic implants
EP2512381B1 (en) 2009-12-18 2017-10-25 ConforMIS, Inc. Patient-adapted and improved orthopedic implants, designs and related tools
US8357202B2 (en) * 2009-12-22 2013-01-22 Zimmer, Gmbh J-curve for a femoral prosthesis component
US8632547B2 (en) 2010-02-26 2014-01-21 Biomet Sports Medicine, Llc Patient-specific osteotomy devices and methods
US9066727B2 (en) 2010-03-04 2015-06-30 Materialise Nv Patient-specific computed tomography guides
US9579106B2 (en) 2010-03-31 2017-02-28 New York Society For The Relief Of The Ruptured And Crippled, Maintaining The Hospital For Special Surgery Shoulder arthroplasty instrumentation
CN103037811A (en) * 2010-06-08 2013-04-10 史密夫和内修有限公司 Implant components and methods
CA2802119C (en) 2010-06-11 2019-03-26 Sunnybrook Health Sciences Center Method of forming patient-specific implant
US9615834B2 (en) 2010-06-11 2017-04-11 Smith & Nephew, Inc. Systems and methods utilizing patient-matched instruments
US8932299B2 (en) 2010-06-18 2015-01-13 Howmedica Osteonics Corp. Patient-specific total hip arthroplasty
US8808302B2 (en) 2010-08-12 2014-08-19 DePuy Synthes Products, LLC Customized patient-specific acetabular orthopaedic surgical instrument and method of use and fabrication
US8821499B2 (en) 2010-09-07 2014-09-02 The Cleveland Clinic Foundation Positioning apparatus and method for a prosthetic implant
US9271744B2 (en) 2010-09-29 2016-03-01 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific guide for partial acetabular socket replacement
US8617170B2 (en) 2010-09-29 2013-12-31 DePuy Synthes Products, LLC Customized patient-specific computer controlled cutting system and method
US20120276509A1 (en) 2010-10-29 2012-11-01 The Cleveland Clinic Foundation System of preoperative planning and provision of patient-specific surgical aids
US9717508B2 (en) 2010-10-29 2017-08-01 The Cleveland Clinic Foundation System of preoperative planning and provision of patient-specific surgical aids
BE1019572A5 (en) 2010-11-10 2012-08-07 Materialise Nv OPTIMIZED METHODS FOR THE PRODUCTION OF PATIENT-SPECIFIC MEDICAL TOOLS.
WO2012064513A1 (en) 2010-11-11 2012-05-18 Zimmer, Inc. Patient-specific instruments for total hip arthroplasty
SG193484A1 (en) 2011-02-15 2013-10-30 Conformis Inc Patent-adapted and improved articular implants, designs, surgical procedures and related guide tools
US9186154B2 (en) 2011-03-17 2015-11-17 Zimmer, Inc. Patient-specific instruments for total ankle arthroplasty
US8715289B2 (en) 2011-04-15 2014-05-06 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific numerically controlled instrument
US9675400B2 (en) 2011-04-19 2017-06-13 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific fracture fixation instrumentation and method
US8668700B2 (en) 2011-04-29 2014-03-11 Biomet Manufacturing, Llc Patient-specific convertible guides
AU2012289973B2 (en) 2011-08-03 2017-01-19 Conformis, Inc. Automated design, selection, manufacturing and implantation of patient-adapted and improved articular implants, designs and related guide tools
SG11201400064YA (en) 2011-08-15 2014-09-26 Conformis Inc Revision systems, tools and methods for revising joint arthroplasty implants
WO2013056036A1 (en) 2011-10-14 2013-04-18 Conformis, Inc. Methods and systems for identification, assessment, modeling, and repair of anatomical disparities in joint replacement
US20130184713A1 (en) 2011-12-23 2013-07-18 Conformis, Inc. Anatomical Alignment Systems and Methods
WO2013119865A1 (en) 2012-02-07 2013-08-15 Conformis Inc Joint arthroplasty devices, systems, and methods
US20130211410A1 (en) 2012-02-07 2013-08-15 Conformis, Inc. Patella Resection Instrument Guide Having Optional Patient-Specific Features
US20140371866A1 (en) 2012-02-07 2014-12-18 Conformis, Inc. Tibial implant devices, systems, and methods
SG11201405753XA (en) 2012-03-02 2014-11-27 Conformis Inc Patient-adapted posterior stabilized knee implants, designs and related methods and tools
WO2013152341A1 (en) 2012-04-06 2013-10-10 Conformis, Inc. Advanced methods, techniques, devices, and systems for cruciate retaining knee implants
EP3187151B1 (en) 2012-04-13 2018-12-05 ConforMIS, Inc. Patient adapted joint arthroplasty devices and surgical tools
AU2013245697B2 (en) 2012-04-13 2017-10-26 Conformis, Inc. Devices and methods for additive manufacturing of implant components
US9486226B2 (en) 2012-04-18 2016-11-08 Conformis, Inc. Tibial guides, tools, and techniques for resecting the tibial plateau
US20130289570A1 (en) 2012-04-27 2013-10-31 Conformis, Inc. Tibial Template and Punch System, Tools and Methods for Preparing the Tibia
US20130297031A1 (en) 2012-05-02 2013-11-07 Conformis, Inc. Patient specific instruments and related methods for joint replacement
US9538940B2 (en) * 2012-05-03 2017-01-10 University of Pittsburgh—of the Commonwealth System of Higher Education Intelligent algorithms for tracking three-dimensional skeletal movement from radiographic image sequences
US9675471B2 (en) 2012-06-11 2017-06-13 Conformis, Inc. Devices, techniques and methods for assessing joint spacing, balancing soft tissues and obtaining desired kinematics for joint implant components
US20160199198A1 (en) 2012-07-03 2016-07-14 Conformis, Inc. Devices, Systems, and Methods for Impacting Joint Implant Components
US20150223941A1 (en) 2012-08-27 2015-08-13 Conformis, Inc. Methods, Devices and Techniques for Improved Placement and Fixation of Shoulder Implant Components
IN2015DN02636A (en) 2012-09-21 2015-09-18 Conformis Inc
US9387041B2 (en) * 2013-03-15 2016-07-12 University Of North Texas Laser-assisted machining (LAM) of hard tissues and bones
US10258256B2 (en) * 2014-12-09 2019-04-16 TechMah Medical Bone reconstruction and orthopedic implants
WO2016116946A2 (en) * 2015-01-20 2016-07-28 Indian Institute Of Technology, Bombay A system and method for obtaining 3-dimensional images using conventional 2-dimensional x-ray images

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